CN211088432U - 一种锂离子电池化成分选二封一体机 - Google Patents

Abstract

一种锂离子电池化成分选二封一体机，涉及锂离子电池设备制造技术领域，具体方案如下：一种锂离子电池化成分选二封一体机，包括工作台、自动上料组件、热压化成模块、分选模块、自动下料组件和电池组移送机构，所述自动上料组件、热压化成模块、分选模块和自动下料组件从前至后依次安装在工作台上，所述电池组移送机构设置在自动上料组件、热压化成模块、分选模块、自动下料组件的上方，所述电池组移送机构抓取自动上料组件中的电池组依次运送至热压化成模块、分选模块和自动下料组件中；本实用新型将锂离子电池的热压化成、分选和二封工艺集成在一个设备上，简化了工艺流程，缩短了制程时间，且所有动作都能自动完成，节省人力以及人为影响。

Description

一种锂离子电池化成分选二封一体机

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池设备制造技术领域，具体涉及一种锂离子电池化成分选二封一体机。

背景技术

现有电池生产过程中，化成、分容、二封设备都是采用的单一设备完成，每个工序都需要不同的设备生产,即化成需要化成设备，冷压需要冷压设备，分容需要分容设备，二封需要专用二封设备完成。使用此模式生产过程中，设备占用的场地面积大，每个工序所生产出来的半成品需要堆积在现场等待周转，造成车间的宝贵空间被占用，大大影响了生产环境。另外一方面，设备生产过程中基本上都是人工完成上下料，生产效率非常低，电池的人为损坏几率非常大。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种自动化程度高的锂离子电池化成分选二封一体机，将锂离子电池的化成、分选和二封集成在一个设备上完成，提高效率，减少周转环节。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种锂离子电池化成分选二封一体机，包括工作台、自动上料组件、热压化成模块、分选模块、自动下料组件和电池组移送机构，所述自动上料组件、热压化成模块、分选模块和自动下料组件从前至后依次安装在工作台上，所述电池组移送机构设置在自动上料组件、热压化成模块、分选模块、自动下料组件的上方，所述电池组移送机构抓取自动上料组件中的电池组依次运送至热压化成模块、分选模块和自动下料组件中。

进一步的，所述自动上料组件包括弹夹移送机构、若干个弹夹、第一搬运机器人、第一视觉定位系统、翻转机构、第二搬运机器人和上料水车，所述弹夹移送机构、第一搬运机器人、第一视觉定位系统、翻转机构、第二搬运机器人和上料水车均安装在工作台上，所述若干个弹夹设置在弹夹移送机构上，所述第一视觉定位系统位于弹夹移送机构和翻转机构之间，所述第一视觉定位系统与第一搬运机器人电连接，所述第一搬运机器人的机械手从若干个弹夹中抓取电池经第一视觉定位系统定位后移送至翻转机构，所述第二搬运机器人的机械手往复运动于翻转机构和上料水车之间，所述电池组移送机构抓取上料水车中的电池组依次运送至热压化成模块、分选模块和自动下料组件中。

进一步的，所述自动下料组件包括下料水车、电池搬运机构、扫码机构、称重机构、第二视觉定位系统、第三搬运机器人、真空封装机、第四搬运机器人和下料流水线，所述下料水车、电池搬运机构、扫码机构、第二视觉定位系统、第三搬运机器人、真空封装机、第四搬运机器人和下料流水线均安装在工作台上，所述电池组移送机构抓取分选模块中的电池移送至下料水车中，所述电池搬运机构的机械手抓取下料水车上的电池移送至扫码机构，所述第二视觉定位系统位于扫码机构和真空封装机之间，所述第二视觉定位系统和第三搬运机器人电连接，所述第三搬运机器人的机械手抓取扫码后的电池经第二视觉定位系统定位后移送至真空封装机，所述第四搬运机器人的机械手抓取真空封装后的电池移送至下料流水线。

进一步的，所述第一视觉定位系统和第二视觉定位系统的结构相同，均包括第一支架、工业相机和工业光源，所述第一支架固定在工作台上，所述工业相机安装在第一支架上，所述工业光源设置在工作台上并与工业相机相对设置，所述工业相机与第一搬运机器人电连接。

进一步的，所述翻转机构包括电池放置板、第二支架、转轴、旋转驱动单元和真空吸盘，所述电池放置板表面设置有若干个真空吸盘，所述若干个真空吸盘与吸气泵均通过管道连接，所述电池放置板与转轴固定连接，所述旋转驱动单元驱动转轴转动，所述旋转驱动单元固定在第二支架上，所述第二支架固定在工作台上。

进一步的，所述电池组移送机构包括天车和天车移动滑架，所述天车移动滑架固定在工作台上，所述天车滑动设置在天车移动滑架上。

进一步的，所述热压化成模块包括多个化成夹具，所述多个化成夹具前后并列设置在工作台上。

进一步的，所述分选模块包括多个分选夹具，所述多个分选夹具前后并列设置在工作台上。

进一步的，所述真空封装机为多个，多个真空封装机前后并列设置在工作台上。

进一步的，所述下料流水线包括良品流水线和不良品流水线，所述良品流水线和不良品流水线均为传动带传送机构。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型将锂离子电池的热压化成、分选和二封工艺集成在一个设备上，简化了工艺流程，缩短了制程时间，且所有动作都能自动完成，节省人力以及人为影响。

本实用新型采用模块化设计，可以根据场地、产能、工艺等要求灵活配置热压化成夹具模块和分选夹具模块的数量。

附图说明

图1：全自动化成分选二封一体机总图；

图2：自动上料组件结构图；

图3：热压化成模块结构图；

图4：分选模块结构图；

图5：化成夹具结构图；

图6：自动下料组件结构图；

图7：锂离子电池真空封装机结构图；

图8：电池结构图；

图9：翻转机构结构图；

图中：1、工作台，2、自动上料组件，3、热压化成模块，4分选模块，5、自动下料组件，6、电池组移送机构，7、电池，21、弹夹移送机构，22、若干个弹夹，23、第一搬运机器人，24、第一视觉定位系统，25、翻转机构，26、第二搬运机器人，27、上料水车， 51、下料水车，52、电池搬运机构，53、扫码机构，54、称重机构，55、第二视觉定位系统，56、第三搬运机器人，57、真空封装机，58、第四搬运机器人，59、下料流水线，61、天车，62、天车移动滑架，71、电池本体，72、电池气囊，241、第一支架，242、工业相机，243、工业光源，251、电池放置板，252、第二支架，253、转轴，254、旋转驱动单元，255、真空吸盘，591、良品流水线，592、不良品流水线。

具体实施方式

下面结合附图1-9和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本实用新型技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的保护范围中。

具体实施方式一

一种锂离子电池化成分选二封一体机，包括工作台1、自动上料组件2、热压化成模块3、分选模块4、自动下料组件5和电池组移送机构6，所述自动上料组件2、热压化成模块3、分选模块4和自动下料组件5从前至后依次安装在工作台1上，所述电池组移送机构6设置在自动上料组件2、热压化成模块3、分选模块4、自动下料组件5的上方，所述电池组移送机构6抓取自动上料组件2中的电池组依次运送至热压化成模块3、分选模块4和自动下料组件5中。

进一步的，所述自动上料组件2包括弹夹移送机构21、若干个弹夹22、第一搬运机器人 23、第一视觉定位系统24、翻转机构25、第二搬运机器人26和上料水车27，所述弹夹移送机构21、第一搬运机器人23、第一视觉定位系统24、翻转机构25、第二搬运机器人26和上料水车27均安装在工作台1上，所述若干个弹夹22设置在弹夹移送机构21上，所述第一视觉定位系统24位于弹夹移送机构21和翻转机构25之间，所述第一视觉定位系统24与第一搬运机器人23电连接，所述第一搬运机器人23的机械手从若干个弹夹22中抓取电池7经第一视觉定位系统24定位后移送至翻转机构25，所述第二搬运机器人26的机械手往复运动于翻转机构25和上料水车27之间，所述电池组移送机构6抓取上料水车27中的电池组依次运送至热压化成模块3、分选模块4和自动下料组件5中。

进一步的，所述自动下料组件5包括下料水车51、电池搬运机构52、扫码机构53、称重机构54、第二视觉定位系统55、第三搬运机器人56、真空封装机57、第四搬运机器人58和下料流水线59，所述下料水车51、电池搬运机构52、扫码机构53、第二视觉定位系统55、第三搬运机器人56、真空封装机57、第四搬运机器人58和下料流水线59均安装在工作台1 上，所述电池组移送机构6抓取分选模块4中的电池7移送至下料水车51中，所述电池搬运机构52的机械手抓取下料水车51上的电池7移送至扫码机构53，所述第二视觉定位系统55位于扫码机构53和真空封装机57之间，所述第二视觉定位系统55和第三搬运机器人56电连接，所述第三搬运机器人56的机械手抓取扫码后的电池7经第二视觉定位系统55定位后移送至真空封装机57，所述第四搬运机器人58的机械手抓取真空封装后的电池7移送至下料流水线59。

进一步的，所述第一视觉定位系统24和第二视觉定位系统55的结构相同，均包括第一支架241、工业相机242和工业光源243，所述第一支架241固定在工作台1上，所述工业相机 242安装在第一支架241上，所述工业光源243设置在工作台1上并与工业相机242相对设置，所述工业相机242与第一搬运机器人23电连接。

进一步的，所述翻转机构25包括电池放置板251、第二支架252、转轴253、旋转驱动单元254和真空吸盘255，所述电池放置板251表面设置有若干个真空吸盘255，所述若干个真空吸盘255与吸气泵通过管道连接，所述电池放置板251与转轴253固定连接，所述旋转驱动单元254驱动转轴253转动，所述旋转驱动单元254固定在第二支架252上，所述第二支架252 固定在工作台1上，所述旋转驱动单元254为旋转气缸。

进一步的，所述电池组移送机构6包括天车61和两个天车移动滑架62，所述两个天车移动滑架62平行固定在工作台1的左右两边，所述天车61滑动设置在两个天车移动滑架62上。

进一步的，所述热压化成模块3包括多个化成夹具，所述多个化成夹具前后并列设置在工作台上。

进一步的，所述分选模块4包括多个分选夹具，所述多个分选夹具前后并列设置在工作台1上。

进一步的，所述真空封装机57为多个，多个真空封装机57前后并列设置在工作台1上。

进一步的，所述下料流水线59包括良品流水线591和不良品流水线592，所述良品流水线591和不良品流水线592均为传动带传送机构。

具体工作过程：

如图2所示生产过程中，将多个装满电池7的弹夹22放入弹夹移送机构21的上料端，然后启动设备运行按钮。弹夹移送机构21载着若干个弹夹22移动到电池7上料端。弹夹22中的电池7被取完后，弹夹移送机构21载着空弹夹22移动到弹夹移送机构21的另一端，人工取出空弹夹22。

如图2-5所示，第一搬运机器人23从弹夹22中抓取一个电池7，经过第一视觉定位系统24完成定位后放入翻转机构25的电池放置板251表面，旋转驱动单元控制转轴旋转，带动电池放置板251旋转，将吸附在电池放置板251上的电池7由水平状态旋转90°，使电池气囊72由水平状态变为竖立状态，第二搬运机器人26从电池放置板251上抓取电池7放入上料水车27中。待上料水车27装满电池7后，天车61一次抓取上料水车27 中所有的电池7运输到热压化成模块3中的化成夹具中，待化成夹具中的电池7完成化成后，天车27一次抓取化成夹具中所有的电池7运输到分选模块4中的分选夹具，待分选夹具中的电池7完成分选后，天车27一次抓取分选夹具中所有的电池7运输到自动下料组件5的下料水车51。

如图6所示，电池搬运机构52从下料水车51中将电池7取出，放置于扫码机构53 完成扫码，第三搬运机器人56取出扫码后的电池7，经过第二视觉定位系统55完成定位后放入真空封装机57中完成电池的真空封装，第四搬运机器人58从锂离子电池真空封装机57夹具中取出二封后的电池7经过称重后，良品电池7则放入良品下料流水线591，不良品电池则放入不良品流水线592。

真空封装，就是在负压环境下将电池气囊72刺破排出内部废气与废液后，再通过上、下封头组件的压力与温度完成密封，使电池内部与外界空气隔绝。

如图1所示，在实际生产过程中，化成、分选时间比较长，为了提高生产效率，设备必须根据工艺时间配备相应热压化成模块3、分选模块4与锂离子电池真空封装机57的数量。天车61会不停的运行于上料水车27、化成夹具、分选夹具、下料水车51之间，完成电池7传递。更具体的，所述热压化成模块3、分选模块4与锂离子电池真空封装机 57应当根据实际工艺确定化成夹具、分选夹具与锂离子电池真空封装机57的数量(为了简化，只画了部分夹具)。模块与模块之间采用柔性连接，可以根据工艺与生产实际情况自由增减。

所述弹夹移送机构21、天车61、天车移送滑架62、上料水车27、下料水车51、热压化成模块3、分选模块4，电池搬运机构52均为现有技术，优选珠海光宇电池有限公司授权公告号为“CN208548417U”的全自动化成分选一体机。

所述弹夹移送机构21的功能：将多个装满电池7的弹夹22放入此机构上料端，弹夹移送机构21会自动将弹夹22移送至取料位，第一搬运机器人23将弹夹22中的电池7 一一取出，取完电池7后的弹夹22会自动流入下料端，然后下一个装有电池7的弹夹22 自动移送至取料位，依次循环，人工不停的将装满电池的弹夹22放入上料端，同时将空弹夹22从下料端取出，实现设备连续运转。

所述天车移动滑架62的功能：为天车61提供运动的轨道。

所述上料水车27的功能：上料水车27相当于一个电池存储机构，把电池按照一定的顺序排列，使电池气囊72竖立朝上。当存储到一定数量后，天车61将其整体搬运至化成夹具。

所述天车61的功能：天车61就是一个电池搬运机构，一次可以从上料水车27抓取多个电池7转移至化成夹具，或者从整个化成夹具中抓取多个电池7转移至分选夹具，或者从整个分选夹具中抓取多个电池转移至下料水车51。

所述热压化成模块3、分选模块4的功能：前者对电池7进行化成(锂离子电池的一种生产工艺)，后者对电池7进行热压(锂离子电池的一种生产工艺)。

所述下料水车51与所述上料水车27功能完全一样。

更具体的，所述第一搬运机器人23包括四轴机器人与吸盘，生产过程中，通过吸盘吸附住电池本体71实现电池7转移。所述第二搬运机器人26包括四轴机器人与夹爪，生产过程中，通过夹爪夹住电池本体71与电池气囊72实现电池7转移。第三搬运机器人 56、第四搬运机器人58结构与第一搬运机器人23结构完全一致。

所述第一搬运机器人23的功能：从弹夹22中抓取一个电池7，经过第一视觉定位系统24完成定位后放入翻转机构25表面。

所述第二搬运机器人26的功能：从翻转机构25上抓取一个电池7放入上料水车27；

所述第三搬运机器人56的功能：从扫码机构53的扫码平台取出扫码后的电池7，经过第二视觉定位系统55完成定位后放入锂离子电池真空封装57。

第四搬运机器人58的功能：从锂离子电池真空封装57中将封装后的电池7放入称重机构54的称重平台完成称重后，再将良品电池放入良品流水线591，不良品电池放入不良品流水线592。

更具体的，所述第一视觉定位系统24的工业相机242，通过对电池7拍照处理记住电池的实际位置数据，然后将拍照得到的数据传输给相应的搬运机器人，机器人通过得到的电池7实际位置数据与系统设定的基准位置对比，如果两者完全一致，则不对电池7 进行纠偏，如果有偏差，则对电池7进行纠偏，保证每次吸附的电池7实际位置与基准位置一致。所述第二视觉定位系统55与第一视觉定位系统24结构与功能完全一致。

更具体的，所述翻转机构25位于第一搬运机器人23与第二搬运机器人26之间，主要功能是将水平状态的电池7翻转90°，使电池气囊72竖立朝上。所述弹夹中的电池7 为水平放置，而化成夹具、分选夹具、上料水车27、下料水车51中的电池7均为竖立放置，因此需要先经90°翻转成竖立状态。

更具体的，所述锂离子电池真空封装机57为现有技术，优选珠海冠宇电池有限公司授权公告号为“CN209133539U”公开的锂离子电池真空封装机，活动腔组件载着电池7 快速移动至中腔组件下方，此时中腔组件、下腔组件分别接触活动腔组件的上、下面，完成密封。开启真空，当腔体内部达到预定负压后，刺破电池气囊72将电池本体71内部废气与残留的电解液排出，位于上腔组件中的上封头组件与位于下腔组件中的下封头组件同时接触电池气囊72，电池气囊72在封头的压力与高温下完成密封。最后活动腔组件载着电池7运动到切刀组件下方，完成电池气囊72裁剪回到初始位置，完成电池的真空封装。

所述锂离子电池真空封装机57位于第三搬运机器人56、第四搬运机器人58之间，前者将扫码后未封装的电池7经第二视觉定位系统55定位后放入真空封装机57中，后者将封装后的电池7放入称重机构54的称重平台完成称重。

所述称重机构54与工作台1独立，防止机器人等机构运动过程中造成电子秤不稳定的现象。

Claims (10)

1.一种锂离子电池化成分选二封一体机，其特征在于：包括工作台(1)、自动上料组件(2)、热压化成模块(3)、分选模块(4)、自动下料组件(5)和电池组移送机构(6)，所述自动上料组件(2)、热压化成模块(3)、分选模块(4)和自动下料组件(5)从前至后依次安装在工作台(1)上，所述电池组移送机构(6)设置在自动上料组件(2)、热压化成模块(3)、分选模块(4)、自动下料组件(5)的上方，所述电池组移送机构(6)抓取自动上料组件(2)中的电池组依次运送至热压化成模块(3)、分选模块(4)和自动下料组件(5)中。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池化成分选二封一体机，其特征在于：所述自动上料组件(2)包括弹夹移送机构(21)、若干个弹夹(22)、第一搬运机器人(23)、第一视觉定位系统(24)、翻转机构(25)、第二搬运机器人(26)和上料水车(27)，所述弹夹移送机构(21)、第一搬运机器人(23)、第一视觉定位系统(24)、翻转机构(25)、第二搬运机器人(26)和上料水车(27)均安装在工作台(1)上，所述若干个弹夹(22)设置在弹夹移送机构(21)上，所述第一视觉定位系统(24)位于弹夹移送机构(21)和翻转机构(25)之间，所述第一视觉定位系统(24)与第一搬运机器人(23)电连接，所述第一搬运机器人(23)的机械手从若干个弹夹(22)中抓取电池(7)经第一视觉定位系统(24)定位后移送至翻转机构(25)，所述第二搬运机器人(26)的机械手往复运动于翻转机构(25)和上料水车(27)之间，所述电池组移送机构(6)抓取上料水车(27)中的电池组依次运送至热压化成模块(3)、分选模块(4)和自动下料组件(5)中。

3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池化成分选二封一体机，其特征在于：所述自动下料组件(5)包括下料水车(51)、电池搬运机构(52)、扫码机构(53)、称重机构(54)、第二视觉定位系统(55)、第三搬运机器人(56)、真空封装机(57)、第四搬运机器人(58)和下料流水线(59)，所述下料水车(51)、电池搬运机构(52)、扫码机构(53)、第二视觉定位系统(55)、第三搬运机器人(56)、真空封装机(57)、第四搬运机器人(58)和下料流水线(59)均安装在工作台(1)上，所述电池组移送机构(6)抓取分选模块(4)中的电池(7)移送至下料水车(51)中，所述电池搬运机构(52)的机械手抓取下料水车(51)上的电池(7)移送至扫码机构(53)，所述第二视觉定位系统(55)位于扫码机构(53)和真空封装机(57)之间，所述第二视觉定位系统(55)和第三搬运机器人(56)电连接，所述第三搬运机器人(56)的机械手抓取扫码后的电池(7)经第二视觉定位系统(55)定位后移送至真空封装机(57)，所述第四搬运机器人(58)的机械手抓取真空封装后的电池(7)移送至下料流水线(59)。

4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池化成分选二封一体机，其特征在于：所述第一视觉定位系统(24)和第二视觉定位系统(55)的结构相同，均包括第一支架(241)、工业相机(242)和工业光源(243)，所述第一支架(241)固定在工作台(1)上，所述工业相机(242)安装在第一支架(241)上，所述工业光源(243)设置在工作台(1)上并与工业相机(242)相对设置，所述工业相机(242)与第一搬运机器人(23)电连接。

5.根据权利要求2所述的一种锂离子电池化成分选二封一体机，其特征在于：所述翻转机构(25)包括电池放置板(251)、第二支架(252)、转轴(253)、旋转驱动单元(254)和真空吸盘(255)，所述电池放置板(251)表面设置有若干个真空吸盘(255)，所述若干个真空吸盘(255)与吸气泵均通过管道连接，所述电池放置板(251)与转轴(253)固定连接，所述旋转驱动单元(254)驱动转轴(253)转动，所述旋转驱动单元(254)固定在第二支架(252)上，所述第二支架(252)固定在工作台(1)上。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池化成分选二封一体机，其特征在于：所述电池组移送机构(6)包括天车(61)和天车移动滑架(62)，所述天车移动滑架(62)固定在工作台(1)上，所述天车(61)滑动设置在天车移动滑架(62)上。

7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池化成分选二封一体机，其特征在于：所述热压化成模块(3)包括多个化成夹具，所述多个化成夹具前后并列设置在工作台(1)上。

8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池化成分选二封一体机，其特征在于：所述分选模块(4)包括多个分选夹具，所述多个分选夹具前后并列设置在工作台(1)上。

9.根据权利要求3所述的一种锂离子电池化成分选二封一体机，其特征在于：所述真空封装机(57)为多个，多个真空封装机(57)前后并列设置在工作台(1)上。

10.根据权利要求3所述的一种锂离子电池化成分选二封一体机，其特征在于：所述下料流水线(59)包括良品流水线(591)和不良品流水线(592)，所述良品流水线(591)和不良品流水线(592)均为传动带传送机构。

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