一种用于电芯模组包装的上料装置

技术领域

本发明涉及电芯模组的生产技术领域，具体地说，涉及一种用于电芯模组包装的上料装置。

背景技术

随着我国经济的发展，对能源的需求量逐年上升，能源危机日趋严峻，传统的化石能源因为污染大，储量有限必定会被取代。利用光能、风能、水的势能进行发电，该部分电能作为清洁能源，必将逐步成为未来主流的能源。为了利用该部分能源，我们通常利用电芯模组进行存储。

电芯模组是由几颗到数百颗电芯经由并联及串联的方式组成多个电池组，除了机构设计部分，再加上电池管理系统和热管理系统就可组成一个较完整的电芯模组。一般而言，不管是软包、方形、圆柱还是18650型电池，电池模组实际生产制造过程中均依靠自动化组装工艺流程，该流程都是从电芯模组上料开始。上料过程可以是人工操作，也可以通过传送带自动上料，然后通过机器人经由抓手抓取。

现有的机器人抓取过程中，因为机器人抓手没有自动纠错调节的功能，机器人抓手或电芯模组传送装置的精度不够，极易导致机器人抓手抓取电芯模组失败或损坏电芯，部分机器人抓手抓取过程中对电芯的抓取力量无法控制，压力过大直接压坏电芯模组内部的电芯，当抓取压力过小的时候，电芯模组由抓手滑落，摔坏电芯模组，造成经济损失。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种用于电芯模组包装的上料装置，避免损坏电芯模组。

本发明的技术方案是这样实现的：一种用于电芯模组包装的上料装置，其包括骨架、电芯抓取机构、电芯防脱机构、定位辅助机构，其中，电芯抓取机构包括主抓取板、缓冲抓取板、抓取动力装置和抓取导向装置；抓取动力装置包括电机、抓取丝杠、第一固定座、第二固定座；抓取丝杠包括第一配合段和第二配合段，所述第一配合段与第二配合段螺纹的旋向不同；电机的输出端与抓取丝杠传动连接，第一配合段与第一固定座螺纹配合设置，第二配合段与第二固定座螺纹配合设置，第一固定座固定设置在主抓取板上，第二固定座固定设置在缓冲抓取板上；抓取导向装置设置在主抓取板与缓冲抓取板之间；抓取过程中对主抓取板和缓冲抓取板导向；主抓取板与缓冲抓取板之间设置有电芯，通过主抓取板与缓冲抓取板取放电芯；电芯防脱机构包括防脱支架和防脱气缸；防脱支架包括第一防脱板、第二防脱板和托杆；防脱气缸推动第一防脱板和第二防脱板在骨架上滑动，托杆一端与第一防脱板远离骨架的端部相连接，托杆另一端与第二防脱板远离骨架的端部相连接；第一防脱板设置在电芯抓取机构一侧，第二防脱板设置在电芯抓取机构的另一侧；托杆托起被主抓取板与缓冲抓取板抓取的电芯；定位辅助机构包括相机。

在以上技术方案的基础上，优选的，电芯抓取机构还包括第一抓取固定板和第二抓取固定板，所述主抓取板固定设置在第一抓取固定板的一侧，第一固定座设置在第一抓取固定板的另一侧；缓冲抓取板固定设置在第二抓取固定板一侧，第二固定座设置在第二抓取固定板另一侧。

进一步优选的，抓取导向装置包括导向条、第一导向块和第二导向块，所述第一导向块固定设置在第一抓取固定板上，第二导向块固定设置在第二抓取固定板上，第一导向块和第二导向块滑动设置在导向条上，导向条固定设置在骨架上。

在以上技术方案的基础上，优选的，抓取导向装置包括两个，其中一个抓取导向装置设置在抓取动力装置一侧，另一个抓取导向装置设置在抓取动力装置另一侧。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述防脱支架包括两个，其中一个防脱支架设置在电芯一侧，另一个防脱支架设置在电芯另一侧，防脱气缸与其中一个防脱支架固定连接，防脱气缸输出端与另一个防脱支架固定连接。

进一步优选的，电芯防脱机构还包括第一防脱导轨、第二防脱导轨、第一防脱滑块和第二防脱滑块，第一防脱导轨和第二防脱导轨均固定设置在骨架上，第一防脱滑块滑动设置在第一防脱导轨上，第二防脱滑块滑动设置在第二防脱导轨上，第一防脱滑块与该电芯防脱机构的第一防脱板相连接，第二防脱滑块与该电芯防脱机构的第二防脱板相连接。

进一步优选的，防脱气缸包括两个，其中一个防脱气缸固定在其中一个第一防脱滑块上，该防脱气缸的输出端固定设置在另一个第一防脱滑块上；另一个防脱气缸固定在其中一个第二防脱滑块上，该防脱气缸的输出端固定设置在另一个第二防脱滑块上。

进一步优选的，防脱支架还包括第一升降气缸和第二升降气缸，所述第一升降气缸固定设置在第一防脱滑块上，第一生升降气缸输出端穿过第一防脱滑块后与托杆相连接，第二升降气缸固定设置在第二防脱滑块上，第二升降气缸输出端穿过第一防脱滑块后与托杆相连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，缓冲抓取板包括缓冲固定板、移动夹板、位置传感器，弹簧和缓冲滑动导向装置，所述缓冲固定板成L型，所述缓冲固定板一面固定设置在第二抓取固定板上，弹簧一端固定在缓冲固定板的另一面，弹簧的另一端固定设置在移动夹板上，缓冲滑动导向装置设置在移动夹板与缓冲固定板之间；所述位置传感器固定设置在缓冲固定板，探测部位朝向移动夹板。

在以上技术方案的基础上，优选的，缓冲滑动导向装置包括缓冲导轨和缓冲滑块，所述缓冲导轨固定设置在缓冲固定板上，缓冲滑块与移动夹板相连接，缓冲滑块滑动设置在缓冲导轨上。

进一步优选的，缓冲抓取板还包括位置感应销钉，位置感应销钉一端穿过缓冲固定板，另一端靠近移动夹板。

在以上技术方案的基础上，优选的，电芯抓取机构还包括红外探头，红外探头固定设置在第二抓取固定板靠近第一抓取固定板的一面。

在以上技术方案的基础上，优选的，定位辅助机构包括两个，两个定位辅助机构设置在骨架的同一侧，其中一个定位辅助机构靠近第一防脱板，另一个定位辅助机构靠近第二防脱板。

进一步优选的，定位辅助机构还包括定位支架、透镜支架和透镜；相机固定设置在定位支架上，相机的镜头朝向电芯抓取机构，透镜设置在相机的镜头与电芯抓取机构之间，透镜固定设置在透镜支架上，透镜支架固定设置在定位支架上，所述定位支架固定设置在骨架上。

本发明的一种用于电芯模组包装的上料装置相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)电芯抓取机构依靠抓取动力装置驱动主抓取板与缓冲抓取板抓取电芯模组，抓取效率提高；

(2)抓取机构包括抓取导向装置，抓取过程的稳定性提高；

(3)抓取丝杠包括螺纹旋向相反的第一配合段和第二配合段，实现了同一个抓取丝杠在电机带动下，驱动主抓取板与缓冲抓取板相向运动；

(4)设置电芯防脱机构，避免了被主抓取板与缓冲抓取板抓取的电芯脱落，造成安全事故；

(5)第一升降气缸和第二升降气缸，实现了托杆的升降功能，避免托杆影响电芯抓取机构抓取电芯的动作；

(6)第一防脱滑块与第二防脱滑块带动托杆移动，选择托举电芯的合适位置；

(7)弹簧一端固定在缓冲固定板上，弹簧的另一端固定设置在移动夹板上，此时缓冲抓取板在夹取电芯的过程中弹簧起到了缓冲的效果，避免瞬间压力过大损坏电芯或造成安全事故；

(8)相机配合透镜拍照，此时拍到的照片更加清晰，精度明显提升，电芯抓取过程更加可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明一种用于电芯模组包装的上料装置的立体图；

图2为本发明电芯抓取机构与骨架的主视图；

图3为本发明电芯抓取机构的主视图；

图4为本发明电芯防脱机构与骨架的立体图；

图5为本发明缓冲抓取板与第二抓取固定板的立体图；

图6为本发明定位辅助机构的立体图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，一种用于电芯模组包装的上料装置，其包括骨架1、电芯抓取机构2、电芯防脱机构3、定位辅助机构4，其中。

骨架1，如图1、图2和图4所示，包括吊装架11，吊装架11用于连接机械臂，带动骨架1进行夹取电芯模组的工作。

电芯抓取机构2，如图2、图3和图5所示，包括主抓取板21、十九个缓冲抓取板22、抓取动力装置23、抓取导向装置24、、第一抓取固定板25和第二抓取固定板26。

主抓取板21与缓冲抓取板22之间设置有电芯，通过主抓取板21与缓冲抓取板22取放电芯，因此缓冲抓取板22的个数根据生产线上电芯的数量和电芯的厚度来决定，缓冲抓取板22的多少不会影响该技术方案，本实施例以十九个缓冲抓取板22为例。

为了能够利用主抓取板21与缓冲抓取板22抓取电芯，需要抓取动力装置23为抓取提供动力，作为一种优选实施方式，抓取动力装置23，包括电机231、抓取丝杠232、第一固定座233、第二固定座234，该抓取动力装置23提供的抓取动力通过电机231、抓取丝杠232、第一固定座233、第二固定座234传递给主抓取板21与缓冲抓取板22。

抓取动力装置23与主抓取板21与缓冲抓取板22需要动力传递方式，作为一种优选实施方式，主抓取板21固定设置在第一抓取固定板25的一侧，第一固定座233设置在第一抓取固定板25的另一侧；缓冲抓取板22固定设置在第二抓取固定板26一侧，第二固定座234设置在第二抓取固定板26另一侧。第一抓取固定板25作为第一固定座233和与主抓取板21的固定装置和动力传递装置，第二抓取固定板26作为第一固定座233和缓冲抓取板22的固定装置和动力传递装置。

为了能够实现主抓取板21与缓冲抓取板22相向运动，实现抓取的动作，作为一种优选实施方式，抓取丝杠232，包括第一配合段235和第二配合段236，所述第一配合段235与第二配合段236螺纹的旋向不同；第一配合段235与第一固定座233螺纹配合设置，第二配合段236与第二固定座234螺纹配合设置，电机231的输出端与抓取丝杠232传动连接，第一固定座233固定设置在主抓取板21上，第二固定座234固定设置在缓冲抓取板22上，抓取丝杠232包括旋向不同的螺纹，当抓取丝杠232转动的时候，第一固定座233与第二固定座234运动的方向不同，此时主抓取板21与缓冲抓取板22在第一抓取固定板25与第二抓取固定板26的带动下完成取放动作。

为了能够保证电芯抓取机构2动作更加平稳，作为一种优选实施方式，抓取导向装置24设置在主抓取板21与缓冲抓取板22之间；抓取过程中对主抓取板21和缓冲抓取板22导向，抓取导向装置24包括两个，其中一个抓取导向装置24设置在抓取动力装置23一侧，另一个抓取导向装置24设置在抓取动力装置23另一侧。

为了实现抓取导向装置24平稳抓取，作为一种优选实施方式，抓取导向装置24包括导向条241、第一导向块242和第二导向块243，所述第一导向块242固定设置在第一抓取固定板25上，第二导向块243固定设置在第二抓取固定板26上，第一导向块242和第二导向块243滑动设置在导向条241上，导向条241固定设置在骨架1上，导向条241对滑动设置在其导轨上的第一导向块242和第二导向块243起到导向的作用，第一导向块242带动缓冲抓取板22运动，第二导向块243带动主抓取板21运动，使抓取过程中更加平稳可靠，抓取成功率更高。

由于电芯模组遇到强力冲击或夹取的时候容易导致局部能量迅速升高而引发火灾或安全事故，作为一种优选实施方式，缓冲抓取板22，如图5所示，包括缓冲固定板221、移动夹板222、位置传感器225，弹簧223和缓冲滑动导向装置224，所述缓冲固定板221成L型，所述缓冲固定板221一面固定设置在第二抓取固定板26上，弹簧223一端固定在缓冲固定板221的另一面，弹簧223的另一端固定设置在移动夹板222上，缓冲滑动导向装置224设置在移动夹板222与缓冲固定板221之间；所述位置传感器225固定设置在缓冲固定板221，探测部位朝向移动夹板222，移动夹板222用于夹取电芯，由于电芯夹板222与缓冲固定板221之间有弹簧223的缓冲，所以夹取电芯的时候避免了瞬间力量过大引发电芯内部局部温度升高的情况。

根据上述描述可知，当主抓取板21与缓冲抓取板22对电芯施加压力过大，则会发生安全事故，为了避免该种安全事故，作为一种优选实施方式，所述电芯抓取机构2还包括红外探头27，红外探头27固定设置在第二抓取固定板26靠近第一抓取固定板25的一面；缓冲抓取板22还包括位置感应销钉226，位置感应销钉226一端穿过缓冲固定板221，另一端靠近移动夹板222；红外探头27用于检测电芯的位置，避免主抓取板21与缓冲抓取板22对电芯抓取不牢固；位置感应销钉226用于限制缓冲固定板221与移动夹板222之间的距离，避免抓取力较大，导致电芯发生安全事故。

为了使缓冲抓取板22的缓冲作用更加平稳，作为一种优选实施方式，缓冲滑动导向装置224包括缓冲导轨227和缓冲滑块228，所述缓冲导轨227固定设置在缓冲固定板221上，缓冲滑块228与移动夹板222相连接，缓冲滑块228滑动设置在缓冲导轨227上。利用缓冲滑块228在缓冲导轨227上滑动，完成缓冲动作，更加平稳，可靠性更高。

电芯防脱机构3，如图4所示，包括防脱支架31和防脱气缸32。

为了实现防脱支架31防止电芯脱落的功能，作为一种优选实施方式，防脱支架31，包括第一防脱板311、第二防脱板312、托杆313、第一防脱导轨33、第二防脱导轨34、第一防脱滑块35、第二防脱滑块36、第一升降气缸314和第二升降气缸315，托杆313托起被主抓取板21与缓冲抓取板22抓取的电芯。

为了增加防脱支架31的实用性，作为一种优选实施方式，第一防脱板311设置在电芯抓取机构2一侧，第二防脱板312设置在电芯抓取机构2的另一侧，防脱气缸32推动第一防脱板311和第二防脱板312在骨架1上滑动，托杆313一端与第一防脱板311远离骨架1的端部相连接，托杆313另一端与第二防脱板312远离骨架1的端部相连接。此时托杆313的长度最长，能托起电芯的数量最多。

使用过程中需要避免托杆313对电芯抓取机构2抓取电芯的影响，作为一种优选实施方式，所述第一升降气缸314固定设置在第一防脱滑块35上，第一生升降气缸314输出端穿过第一防脱滑块35后与托杆313相连接，第二升降气缸315固定设置在第二防脱滑块36上，第二升降气缸315输出端穿过第一防脱滑块35后与托杆313相连接。此时托杆313在第一升降气缸314和第二升降气缸315的带动作用下可以实现伸缩的效果，当电芯抓取机构2抓取电芯的时候，升高托杆313，当完成抓取工作后，将托杆313降到能够托起电芯的合适高度。

完成托杆313的升降后若要想托起电芯，还需要托杆313横向移动托举电芯，作为一种优选实施方式，第一防脱导轨33和第二防脱导轨34均固定设置在骨架1上，第一防脱滑块35滑动设置在第一防脱导轨33上，第二防脱滑块36滑动设置在第二防脱导轨34上，第一防脱滑块35与该电芯防脱机构3的第一防脱板311相连接，第二防脱滑块36与该电芯防脱机构3的第二防脱板312相连接。

本实施例种防脱支架31包括两个，所以第一防脱导轨33上滑动设置有两个第一防脱滑块35，第二防脱导轨34上滑动设置有两个第二防脱滑块36，又因为防脱气缸32包括两个，其中一个防脱气缸32固定在其中一个第一防脱滑块35上，该防脱气缸32的输出端固定设置在另一个第一防脱滑块35上；另一个防脱气缸32固定在其中一个第二防脱滑块36上，该防脱气缸32的输出端固定设置在另一个第二防脱滑块36上。由于防脱支架31使用的过程中需要在骨架1上移动，防脱支架31的体积较大，为了移动更加平稳可靠性更强，所以设置两个防脱气缸32推动防脱支架31移动，电芯的防脱效果更好。

为了实现电芯抓取机构2高精度抓取电芯，避免造成抓取不牢固或损坏电芯的情况，所以增加了定位辅助机构4。

定位辅助机构4，如图1和图6所示，包括相机41、定位支架42、透镜支架43和透镜44。

相机41固定设置在定位支架42上，相机41的镜头朝向电芯抓取机构2，透镜44设置在相机41的镜头与电芯抓取机构2之间，透镜44固定设置在透镜支架43上，透镜支架43固定设置在定位支架42上，所述定位支架42固定设置在骨架1上，相机41拍摄照片后传给电脑进行分析，电脑确定抓取位置后抓取电芯，为了使相机41拍摄的照片更加清晰，提高抓取精度，我们通过增加透镜44的方式，该技术方案使抓取精度得到了明显的提升。

由于整个骨架1的体积较大，单个相机41难以拍到多个位置的电芯，作为一种优选实施方式，定位辅助机构4包括两个，两个定位辅助机构4设置在骨架1的同一侧，其中一个定位辅助机构4靠近第一防脱板311，另一个定位辅助机构4靠近第二防脱板312，利用骨架1同一侧两端设置定位辅助机构4的方法来提高整个装置的精度，明显提高了抓取精度。通过该技术方案可知，设置的定位辅助机构4越多，抓取精度会越高，本实施例只是以两个定位辅助机构4为例。

以下介绍本发明的一种用于电芯模组包装的上料装置的使用方法：

一、抓取准备工作：

使用过程中通过相机41拍照获得电芯模组的位置，通过与吊装架11连接的机械臂控制该电芯模组包装的上料装置向电芯模组移动，并且到达合适的位置，首先通过控制防脱气缸32使两个防脱支架31向相反的方向移动，并且移动到最远端；其次启动第一升降气缸314和第二升降气缸315升起托杆313；电机231驱动抓取丝杠232旋转，带动主抓取板21和缓冲抓取板22向相反的方向运动，直至到达合适的距离，此处合适的距离根据电芯模组尺寸来决定，为了能够抓取电芯模组，该距离须要大于电芯模组宽度方向的尺寸。

该过程避免托杆313影响到随后的抓取过程。为了得到期间防脱支架31、主抓取板21和缓冲抓取板22以及托杆313的位置，在骨架1上还对应设置了多个位置感应开关，通过位置感应开关检测到防脱支架31、托杆313的位置来控制防脱气缸32、第一升降气缸314和第二升降气缸315的开启、关闭以及运动方向，主抓取板21和缓冲抓取板22的位置来控制电机231的正反转与启停。

二、抓取过程：

当相机41所拍摄到的照片中显示，电芯抓取机构2到达抓取电芯模组合适位置的时候，电机231启动，并且带动主抓取板21和缓冲抓取板22向相同的方向运动，夹紧电芯模组后机械臂提升该电芯模组包装的上料装置电芯模组被提起，此时，防脱气缸32控制两个防脱支架31向相同的方向移动，并且到达合适的位置，同时第一升降气缸314和第二升降气缸315开启提升托杆313，托起电芯模组，避免转运过程中电芯模组由电芯抓取机构2脱离。

三、放料过程：

到达合适的位置后，第一升降气缸314和第二升降气缸315开启向下移动托杆313，防脱气缸32控制两个防脱支架31向相反的方向移动，并且完全脱离电芯模组，再次开启第一升降气缸314和第二升降气缸31提升托杆313；然后通过机械臂，将电芯模组放置到合适的位置，通过电机231驱动抓取丝杠232旋转，带动主抓取板21和缓冲抓取板22向相反的方向运动，直至到达合适的距离，此时电芯模组与电芯抓取机构2脱离，机械手抬起该电芯模组包装的上料装置完成一次上料。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。