CN219873623U - 一种方形铝壳电池模组自动堆叠设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种方形铝壳电池模组自动堆叠设备和电芯，所述设备包括底座，所述底座上设置有用于输送电芯的输送带，用于调整电芯位置的第一定位机构，用于抓取电芯并将电芯放置到堆叠机构的取料机构，用于对所述取料机构上的电芯进行视觉位置纠偏的第二定位机构，用于将电芯堆叠成电池模组的堆叠机构，用于将电池模组压紧的预压机构，以及用于将电池模组进行翻转的翻转机构。本实用新型能够通过对电芯进行定位调整以及搬运，实现电芯的自动化堆叠，保证电池模组的整齐度、精度以及产品的一致性，不仅能够节省人力物力，降低生产成本，提供生产效率，而且能够提高了电池生产的安全性。

Description

一种方形铝壳电池模组自动堆叠设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种方形铝壳电池模组自动堆叠设备。

背景技术

随着新能源行业的发展，电动汽车的应用日趋广泛。由于锂离子电池拥有能量密度高、体积小和功率密度高的特点，由锂离子电池构成的电池系统越来越广泛的应用在电动汽车中，同时，电动汽车的续航里程、动力电池的安全性能和使用寿命等均称为电动汽车发展的重点，其中方形铝壳的电池的能量密度较高，因此，随着新能源汽车行业对电池包系统能量密度要求的提高，方形铝壳电芯渐渐成为行业主推电芯，方形铝壳电池模组是介于电芯单体与电池包的中间储能单元，它通过将多个电芯串并联，再加上起到汇集电流、收集数据、固定保护电芯等作用的辅助结构件形成模块化电池组。

在电池模组自动装配生产过程中，需要保证电池模组排列到指定位置，且在电池模组堆叠之前已经涂过双面胶，堆叠中需要对电池模组进行压胶定位，现有技术中对电池模组的堆叠存在以下技术问题：目前的电池模组堆叠工作主要依靠人工参与组装，电池模组放置会出现误差，模组的整齐度、精度以及产品的一致性难以保证，容易因为电池模组位置固定不好而导致后续加工过程出现偏移，进而导致需要重新组装，提高了生产成本，同时由于电芯本身具有电量，通过人工进行搬运和组织存在一定的安全风险；虽然目前存在对电芯自动堆叠的设备，但大多数是都是单条生产线，效率低下。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种方形铝壳电池模组自动堆叠设备和电芯，其巧妙合理，能够通过对电芯进行定位调整以及搬运，实现电芯的自动化堆叠，保证电池模组的整齐度、精度以及产品的一致性，不仅能够节省人力物力，降低生产成本，提供生产效率，而且能够提高了电池生产的安全性。

本实用新型提供一种方形铝壳电池模组自动堆叠设备，包括底座，所述底座上设置有用于输送电芯的输送带，用于调整电芯位置的第一定位机构，用于抓取电芯并将电芯放置到堆叠机构的取料机构，用于对所述取料机构上的电芯进行视觉位置纠偏的第二定位机构，用于将电芯堆叠成电池模组的堆叠机构，用于将电池模组压紧的预压机构，以及用于将电池模组进行翻转的翻转机构。

上述技术方案中，首先电芯从上一道工序经过输送带传输到第一定位机构，通过第一定位机构初步将电芯的位置进行调整，确保取料机构抓取电芯时位置的准确，通过取料机构将电芯抓取，进一步的，取料机构每次抓取一个电芯，第二定位机构都进行视觉位置纠偏，示例性的，第二定位机构为视觉定位机构，紧接着取料机构将电芯放置与堆叠机构内，完成模组的堆叠，并通过预压机构将电芯压紧，传送到翻转机构进行翻转，从而送入下一道工序进行加工。

通过设置第一定位机构以及第二定位机构，能够保证电芯的运输过程中位置不会偏移，确保了电池模组的整齐度、精度以及产品的一致性；通过设置输送带、取料机构、堆叠机构、预压机构以及翻转机构，能够实现自动化搬运电芯，节省了人力物力，降低生产成本的同时能够提高了电池生产的安全性。

优选的，所述输送带呈对称设置的双通道结构，每条所述输送带沿垂直所述底座的方向延伸，所述第一定位机构设置于每条所述输送带靠近所述底座的一端。

上述技术方案中，使用双通道输送皮带对电芯进行传输，能够提高生产的效率，应当理解的是，在本设备中，第一定位机构、取料机构、第二定位机构、堆叠机构、预压机构以及翻转机构中，对于电芯的加工部分都是成对存在，在保证电芯有序生产的同时，极大的提高了生产的效率。

通过双生产线的模式成对设置每一个加工机构，能够保证生产效率的翻倍，在节省人力物力的同时，提高了电芯加工生产的效率。

优选的，所述第一定位机构至少包括第一气缸，所述第一气缸的活塞杆垂直于所述输送带长边方向，所述第一气缸的活塞杆用于推动电芯使电芯贴住挡板。

上述技术方案中，第一气缸可为伸缩气缸，当输送带的电芯移动到取料机构能够抓取的位置时，伸出活塞杆推动电芯使电芯贴住挡板，从而让所有的电芯都处于统一的位置，一方面有利于取料机构抓取时位置的准确，另一方面能够初步对电芯进行定位，确保了电池模组的整齐度、精度以及产品的一致性。

优选的，所述取料机构设置于所述第一定位机构的一侧，所述取料机构至少包括：与所述底座固定连接的第一机台，所述第一机台依次转动连接第一关节以及第二关节，所述第二关节的一端设置有抓取组件，所述抓取组件沿垂直于所述底座表面方向伸缩。

上述技术方案中，取料机构可为机械手，通过设置依次转动连接第一关节以及第二关节，能够让取料机构左右自由准确的移动；通过设置能够上下伸缩的抓取组件能够让取料机构上下自由准确抓取；通过第一关节、第二关节以及抓取组件的互相配合，实现料机构在XYZ轴方向的移动，确保了取料机构的灵活性，保证了取料机构抓取电芯时的准确性，很好的代替了人工的操作，无需担心机械操作不够灵活。

优选的，所述第二定位机构至少包括设置于第二机架上的视觉相机，所述视觉相机朝向所述抓取组件。

上述技术方案中，通过视觉相机对电芯进行位置视觉纠偏，从像素级别提高了电池模组的整齐度、精度以及产品的一致性，使得加工的产品更具有可靠性。

优选的，所述堆叠机构至少包括：对称设置的第二气缸，所述第二气缸的伸缩端相对置一侧设置有限位板，两个所述限位板之间形成堆叠工位，所述堆叠工位用于放置电芯，所述堆叠工位靠近所述底座的一侧设置有升降组件，所述升降组件连接于第三气缸的导向滑轨上，所述堆叠工位的下方还设置有第一横移模组。

上述技术方案中，电芯在堆叠工位形成堆叠，经过预压机构压紧之后先通过升降组件下降到预设高度，从而由第一横移模组移动到翻转机构进行下一步的加工。

通过在对称设置的第二气缸之间预留一定的调节空间形成堆叠工位，保证气缸处于伸出和退回状态时，能够对电芯进行一定程度的挤压，保证电芯的整齐度。

优选的，所述预压机构至少包括：设置于所述堆叠工位正上方的压板，所述压板连接第四气缸的活塞杆，所述第四气缸的活塞杆垂直于所述底座，所述第四气缸固定设于第三机架上。

上述技术方案中，由于电芯其中一面已在前一道工序中完成贴双面胶，因此预压机构对电池模组进行预压，能够确保每个电芯粘合的紧密。

优选的，所述翻转机构至少包括：第五气缸，所述第五气缸的输出端连接翻转工位，所述翻转工位用于将电池模组由竖直转态翻转为水平状态；所述翻转工位的一侧设置有第二横移模组。

上述技术方案中，将电池模组由竖直转态翻转为水平状态，再由第二横移模组传送到下一个工序，应当理解的是，在锂电池模组的生产过程中，电池模组的每一面都需要进行加工，比如有一道工序是在电池模组上加装并焊接盖板，由于电池模组的相对两面均需要加装盖板，需要将电池模组翻转180°，再焊接电池模组另一面的盖板，因此需要对电池模组进行翻转。

优选的，所述输送带、第一定位机构、取料机构、第二定位机构、堆叠机构、预压机构以及翻转机构均电连接上位机。

上述技术方案中，通过上位机控制每一个加工机构配合工作，能够保证加工有序精准的进行，比如，取料机构和第二定位机构都连接上位机，取料机构抓取电芯移动到第二定位机构的上方，第二定位机构判断电芯是否偏移，进而让，取料机构调整位置，自动化的对电芯进行定位，确保加工的准确性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

通过设置第一定位机构以及第二定位机构，能够保证电芯的运输过程中位置不会偏移，确保了电池模组的整齐度、精度以及产品的一致性；通过设置输送带、取料机构、堆叠机构、预压机构以及翻转机构，能够实现自动化搬运电芯，节省了人力物力，降低生产成本的同时能够提高了电池生产的安全性。

2、通过双生产线的模式成对设置每一个加工机构，能够保证生产效率的翻倍，在节省人力物力的同时，提高了电芯加工生产的效率；通过第一关节、第二关节以及抓取组件的互相配合，实现料机构在XYZ轴方向的移动，确保了取料机构的灵活性，保证了取料机构抓取电芯时的准确性，很好的代替了人工的操作，无需担心机械操作不够灵活。

3、通过视觉相机对电芯进行位置视觉纠偏，从像素级别提高了电池模组的整齐度、精度以及产品的一致性，使得加工的产品更具有可靠性；通过在对称设置的第二气缸之间预留一定的调节空间形成堆叠工位，保证气缸处于伸出和退回状态时，能够对电芯进行一定程度的挤压，保证电芯的整齐度。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例一种方形铝壳电池模组自动堆叠设备的结构示意图。

图2是本实用新型优选实施例输送带和第一定位机构的示意图。

图3是本实用新型优选实施例取料机构的示意图。

图4是本实用新型优选实施例第二定位模组的示意图。

图5是本实用新型优选实施例堆叠机构的示意图。

图6是本实用新型优选实施例预压机构的示意图。

图7是本实用新型优选实施例翻转机构的示意图。

附图标记说明：

底座100、输送带200、第一定位机构300、第一气缸301、挡板302、取料机构400、第一机台401、第一关节402、第二关节403、抓取组件404、第二定位机构500、第二机架501、视觉相机502、堆叠机构600、第二气缸601、限位板602、堆叠工位603、升降组件604、第三气缸605、导向滑轨606、第一横移模组607、预压机构700、压板701、第四气缸702、第三机架703、翻转机构800、第五气缸801、翻转工位802、第二横移模组803、电芯900、电池模组901。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。

请参考图1，一较佳实施例中，本实用新型提供一种方形铝壳电池模组901自动堆叠设备，包括底座100，所述底座100上设置有用于输送电芯900的输送带200，用于调整电芯900位置的第一定位机构300，用于抓取电芯900并将电芯900放置到堆叠机构600的取料机构400，用于对所述取料机构400上的电芯900进行视觉位置纠偏的第二定位机构500，用于将电芯900堆叠成电池模组901的堆叠机构600，用于将电池模组901压紧的预压机构700，以及用于将电池模组901进行翻转的翻转机构800。

具体实施过程中，首先电芯900从上一道工序经过输送带200传输到第一定位机构300，通过第一定位机构300初步将电芯900的位置进行调整，确保取料机构400抓取电芯900时位置的准确，通过取料机构400将电芯900抓取，进一步的，取料机构400每次抓取一个电芯900，第二定位机构500都进行视觉位置纠偏，示例性的，第二定位机构500为视觉定位机构，紧接着取料机构400将电芯900放置与堆叠机构600内，完成模组的堆叠，并通过预压机构700将电芯900压紧，传送到翻转机构800进行翻转，从而送入下一道工序进行加工。

通过设置第一定位机构300以及第二定位机构500，能够保证电芯900的运输过程中位置不会偏移，确保了电池模组901的整齐度、精度以及产品的一致性；通过设置输送带200、取料机构400、堆叠机构600、预压机构700以及翻转机构800，能够实现自动化搬运电芯900，节省了人力物力，降低生产成本的同时能够提高了电池生产的安全性。

请参考图2，在本实施例中，所述输送带200呈对称设置的双通道结构，每条所述输送带200沿垂直所述底座100的方向延伸，所述第一定位机构300设置于每条所述输送带200靠近所述底座100的一端。

具体实施过程中，使用双通道输送皮带对电芯900进行传输，能够提高生产的效率，应当理解的是，在本设备中，第一定位机构300、取料机构400、第二定位机构500、堆叠机构600、预压机构700以及翻转机构800中，对于电芯900的加工部分都是成对存在，在保证电芯900有序生产的同时，极大的提高了生产的效率。

通过双生产线的模式成对设置每一个加工机构，能够保证生产效率的翻倍，在节省人力物力的同时，提高了电芯900加工生产的效率。

请参考图2，在本实施例中，所述第一定位机构300至少包括第一气缸301，所述第一气缸301的活塞杆垂直于所述输送带200长边方向，所述第一气缸301用于推动电芯900使电芯900贴住挡板302。

具体实施过程中，第一气缸301可为伸缩气缸，当输送带200的电芯900移动到取料机构400能够抓取的位置时，伸出活塞杆推动电芯900使电芯900贴住挡板302，从而让所有的电芯900都处于统一的位置，一方面有利于取料机构400抓取时位置的准确，另一方面能够初步对电芯900进行定位，确保了电池模组901的整齐度、精度以及产品的一致性。

请参考图3，在本实施例中，所述取料机构400设置于所述第一定位机构300的一侧，所述取料机构400至少包括：与所述底座100固定连接的第一机台401，所述第一机台401依次转动连接第一关节402以及第二关节403，所述第二关节403的一端设置有抓取组件404，所述抓取组件404沿垂直于所述底座100表面方向伸缩。

具体实施过程中，取料机构400可为机械手，通过设置依次转动连接第一关节402以及第二关节403，能够让取料机构400左右自由准确的移动；通过设置能够上下伸缩的抓取组件404能够让取料机构400上下自由准确抓取；通过第一关节402、第二关节403以及抓取组件404的互相配合，实现料机构在XYZ轴方向的移动，确保了取料机构400的灵活性，保证了取料机构400抓取电芯900时的准确性，很好的代替了人工的操作，无需担心机械操作不够灵活。

请参考图4，在本实施例中，所述第二定位机构500至少包括设置于第二机架501上的视觉相机502，所述视觉相机502朝向所述抓取组件404。

具体实施过程中，通过视觉相机502对电芯900进行位置视觉纠偏，从像素级别提高了电池模组901的整齐度、精度以及产品的一致性，使得加工的产品更具有可靠性。

请参考图5，在本实施例中，所述堆叠机构600至少包括：对称设置的第二气缸601，所述第二气缸601的伸缩端相对置一侧设置有限位板602，两个所述限位板602之间形成堆叠工位603，所述堆叠工位603用于放置电芯900，所述堆叠工位603靠近所述底座100的一侧设置有升降组件604，所述升降组件604连接于第三气缸605的导向滑轨606上，所述堆叠工位603的下方还设置有第一横移模组607。

具体实施过程中，电芯900在堆叠工位603形成堆叠，经过预压机构700压紧之后先通过升降组件604下降到预设高度，从而由第一横移模组607移动到翻转机构800进行下一步的加工。

通过在对称设置的第二气缸601之间预留一定的调节空间形成堆叠工位603，保证气缸处于伸出和退回状态时，能够对电芯900进行一定程度的挤压，保证电芯900的整齐度。

请参考图6，在本实施例中，所述预压机构700至少包括：设置于所述堆叠工位603正上方的压板701，所述压板701连接第四气缸702的活塞杆，所述第四气缸702的活塞杆垂直于所述底座100，所述第四气缸702固定设于第三机架703上。

示例性的，在本实施例中，压板701可通过弹性件连接第四气缸702的活塞端，一方面能够起到缓震的作用，另一方面弹性件的也利于压板701的回弹；进一步的，能够通过设置压板701的四个角端与气缸连接，保证预压的稳定性。

具体实施过程中，由于电芯900其中一面已在前一道工序中完成贴双面胶，因此预压机构700对电池模组901进行预压，能够确保每个电芯900粘合的紧密。

请参考图7，在本实施例中，所述翻转机构800至少包括：第五气缸801，所述第五气缸801的输出端连接翻转工位802，所述翻转工位802用于将电池模组901由竖直转态翻转为水平状态；所述翻转工位802的一侧设置有第二横移模组803。

具体实施过程中，将电池模组901由竖直转态翻转为水平状态，再由第二横移模组803传送到下一个工序，应当理解的是，在锂电池模组901的生产过程中，电池模组901的每一面都需要进行加工，比如有一道工序是在电池模组901上加装并焊接盖板，由于电池模组901的相对两面均需要加装盖板，需要将电池模组901翻转180°，再焊接电池模组901另一面的盖板，因此需要对电池模组901进行翻转。

在本实施例中，所述输送带200、第一定位机构300、取料机构400、第二定位机构500、堆叠机构600、预压机构700以及翻转机构800均电连接上位机。

具体实施过程中，通过上位机控制每一个加工机构配合工作，能够保证加工有序精准的进行，比如，取料机构400和第二定位机构500都连接上位机，取料机构400抓取电芯900移动到第二定位机构500的上方，第二定位机构500判断电芯900是否偏移，进而让，取料机构400调整位置，自动化的对电芯900进行定位，确保加工的准确性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

通过设置第一定位机构以及第二定位机构，能够保证电芯的运输过程中位置不会偏移，确保了电池模组的整齐度、精度以及产品的一致性；通过设置输送带、取料机构、堆叠机构、预压机构以及翻转机构，能够实现自动化搬运电芯，节省了人力物力，降低生产成本的同时能够提高了电池生产的安全性。

通过双生产线的模式成对设置每一个加工机构，能够保证生产效率的翻倍，在节省人力物力的同时，提高了电芯加工生产的效率；通过第一关节、第二关节以及抓取组件的互相配合，实现料机构在XYZ轴方向的移动，确保了取料机构的灵活性，保证了取料机构抓取电芯时的准确性，很好的代替了人工的操作，无需担心机械操作不够灵活。

通过视觉相机对电芯进行位置视觉纠偏，从像素级别提高了电池模组的整齐度、精度以及产品的一致性，使得加工的产品更具有可靠性；通过在对称设置的第二气缸之间预留一定的调节空间形成堆叠工位，保证气缸处于伸出和退回状态时，能够对电芯进行一定程度的挤压，保证电芯的整齐度。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语诸如 “上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。

虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (9)

1.一种方形铝壳电池模组自动堆叠设备，包括底座（100），其特征在于，所述底座（100）上设置有用于输送电芯（900）的输送带（200），用于调整电芯（900）位置的第一定位机构（300），用于抓取电芯（900）并将电芯（900）放置到堆叠机构（600）的取料机构（400），用于对所述取料机构（400）上的电芯（900）进行视觉位置纠偏的第二定位机构（500），用于将电芯（900）堆叠成电池模组（901）的堆叠机构（600），用于将电池模组（901）压紧的预压机构（700），以及用于将电池模组（901）进行翻转的翻转机构（800）。

2.根据权利要求1所述的方形铝壳电池模组自动堆叠设备，其特征在于，所述输送带（200）呈对称设置的双通道结构，每条所述输送带（200）沿垂直所述底座（100）的方向延伸，所述第一定位机构（300）设置于每条所述输送带（200）靠近所述底座（100）的一端。

3.根据权利要求2所述的方形铝壳电池模组自动堆叠设备，其特征在于，所述第一定位机构（300）至少包括第一气缸（301），所述第一气缸（301）的活塞杆垂直于所述输送带（200）长边方向，所述第一气缸（301）的活塞杆用于推动电芯（900）使电芯（900）贴住挡板（302）。

4.根据权利要求3所述的方形铝壳电池模组自动堆叠设备，其特征在于，所述取料机构（400）设置于所述第一定位机构（300）的一侧，所述取料机构（400）至少包括：与所述底座（100）固定连接的第一机台（401），所述第一机台（401）依次转动连接第一关节（402）以及第二关节（403），所述第二关节（403）的一端设置有抓取组件（404），所述抓取组件（404）沿垂直于所述底座（100）表面方向伸缩。

5.根据权利要求4所述的方形铝壳电池模组自动堆叠设备，其特征在于，所述第二定位机构（500）至少包括设置于第二机架（501）上的视觉相机（502），所述视觉相机（502）朝向所述抓取组件（404）。

6.根据权利要求5所述的方形铝壳电池模组自动堆叠设备，其特征在于，所述堆叠机构（600）至少包括：对称设置的第二气缸（601），所述第二气缸（601）的伸缩端相对置一侧设置有限位板（602），两个所述限位板（602）之间形成堆叠工位（603），所述堆叠工位（603）用于放置电芯（900 ），所述堆叠工位（603）靠近所述底座（100）的一侧设置有升降组件（604），所述升降组件（604）连接于第三气缸（605）的导向滑轨（606）上，所述堆叠工位（603）的下方还设置有第一横移模组（607）。

7.根据权利要求6所述的方形铝壳电池模组自动堆叠设备，其特征在于，所述预压机构（700）至少包括：设置于所述堆叠工位（603）正上方的压板（701），所述压板（701）连接第四气缸（702）的活塞杆，所述第四气缸（702）的活塞杆垂直于所述底座（100），所述第四气缸（702）固定设于第三机架（703）上。

8.根据权利要求7所述的方形铝壳电池模组自动堆叠设备，其特征在于，所述翻转机构（800）至少包括：第五气缸（801），所述第五气缸（801）的输出端连接翻转工位（802），所述翻转工位（802）用于将电池模组（901）由竖直转态翻转为水平状态；所述翻转工位（802）的一侧设置有第二横移模组（803）。

9.根据权利要求8所述的方形铝壳电池模组自动堆叠设备，其特征在于，所述输送带（200）、第一定位机构（300）、取料机构（400）、第二定位机构（500）、堆叠机构（600）、预压机构（700）以及翻转机构（800）均电连接上位机。