一种锂电池化成自动缓存设备的制作方法

本实用新型属于生产设备技术领域，尤其涉及一种锂电池化成自动缓存设备。

背景技术：

锂电池化成后需要进行缓存一段时间再进行下一步老化工艺。目前，锂电池行业化成缓存多数采用人工搬运存储满锂电池的料盘至缓存架，并通过手动计时的方式实现这一工艺流程，实现时存在作业强度大，锂电池易损坏，计时不准确等问题；无法直接自动对接上一化成工艺工位和下一老化工艺工位，不能满足对生产节拍的要求。因此，如何设计一种可直接对接上一化成工艺工位和下一老化工艺工位，实现锂电池产品的自动传输、不停机上料存储、搬运缓存及不停机下料的锂电池化成自动缓存设备是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

旨在克服上述现有技术中存在的不足，本实用新型解决的技术问题是，提供一种锂电池化成自动缓存设备，直接对接上一化成工艺工位和下一老化工艺工位，实现锂电池产品的自动传输、不停机上料存储、搬运缓存及不停机下料工序流程；提高了自动化程度和生产节拍，节省了人力。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种锂电池化成自动缓存设备，包括：

缓存仓，所述缓存仓上设置有多个缓存位；

产品上料装置，用于将输送的待缓存产品调姿后搬运至上料位；

第一换料盘不停机装置，用于将空的所述料盘由第一搬运位转移至所述上料位以存储所述待缓存产品，同时将存储满所述待缓存产品的上一所述料盘由所述上料位转移至所述第一搬运位等待搬运；

料盘码垛装置，用于将存储满所述待缓存产品的所述料盘搬运至所述缓存位以进行缓存，用于将所述缓存位上满的所述料盘搬运至第二搬运位，还用于将空的所述料盘搬运至所述第一搬运位或所述缓存位上；

第二换料盘不停机装置，用于将满的所述料盘由所述第二搬运位转移至下料位，同时将空的所述料盘由所述下料位转移至所述第二搬运位；

产品下料装置，用于对所述下料位的已缓存产品进行搬运并在调姿后输送至下一工位。

进一步，所述产品上料装置包括用于将所述待缓存产品从上一工位输送至取料位的上料产品输送装置和用于将所述取料位的所述待缓存产品调姿后搬运至所述上料位的产品调姿取料装置；

所述产品下料装置包括用于对所述下料位的所述已缓存产品进行搬运并调姿的产品放料调姿装置和用于将调姿后的所述已缓存产品输送至下一工位的下料产品输送装置。

进一步，所述产品调姿取料装置和所述产品放料调姿装置结构相同；所述产品调姿取料装置包括产品吸取调姿机构和机械手取料过压报警机构。

进一步，所述产品吸取调姿机构包括第一支架、设置于所述第一支架上的竖向驱动件以及与所述竖向驱动件的动力输出部连接的旋转件，所述旋转件的动力输出部通过浮动弹簧连接结构与吸附件连接。

进一步，所述机械手取料过压报警机构包括安装座、设置于所述安装座上的机械手、与所述机械手连接的取料过压报警单元；所述取料过压报警单元用于夹取所述待缓存产品或所述已缓存产品，并用于在发生过压时发出报警信号。

进一步，所述第二换料盘不停机装置与所述第一换料盘不停机装置的结构相同；

所述第一换料盘不停机装置包括第一基座和设置于所述第一基座上方的第二基座；所述第一基座上设置有第一纵向驱动机构，所述第一纵向驱动机构的动力部上设置有料盘承载机构；所述第二基座上设置有第二纵向驱动机构，所述第二纵向驱动机构的动力部上设置有料盘升降承载机构；

纵向运动时，所述料盘升降承载机构下降以避免与所述料盘承载机构发生碰撞。

进一步，所述料盘升降承载机构包括底板、设置于所述底板上的第一竖向驱动机构以及与所述第一竖向驱动机构的动力部连接的顶板，所述顶板的两侧均设置有升降托板组件。

进一步，所述料盘码垛装置包括第三基座、纵向滑动安装在所述第三基座上的第二支架、用于驱动所述第二支架纵向运动的第三纵向驱动机构、竖向滑动安装在所述第二支架上的料盘横移机构和用于驱动所述料盘横移机构竖向运动的第二竖向驱动机构；所述料盘横移机构用于承托所述料盘进行横向运动。

进一步，所述料盘横移机构包括底座、横向滑动安装于所述底座上的短行程滑动板、用于驱动所述短行程滑动板横向滑动的横向驱动机构、横向滑动安装于所述短行程滑动板上的长行程滑动板和用于驱动所述长行程滑动板相对所述短行程滑动板横向滑动的联动机构。

进一步，所述联动机构包括设置于所述底座上的第一齿条、转动设置于所述短行程滑动板上的齿轮以及设置于所述长行程滑动板上的第二齿条，所述齿轮的上端与所述第二齿条啮合，所述齿轮的下端与所述第一齿条啮合。

由于采用了上述技术方案，取得的有益效果如下：

本实用新型的锂电池化成自动缓存设备，包括缓存仓、产品上料装置、第一换料盘不停机装置、料盘码垛装置、第二换料盘不停机装置以及产品下料装置。

产品上料装置用于将由上一化成工艺工位输送的待缓存产品调姿后搬运至上料位。第一换料盘不停机装置，用于将空的料盘由第一搬运位转移至上料位以存储待缓存产品，同时将存储满待缓存产品的上一料盘由上料位转移至第一搬运位等待搬运；以实现不停机上料存储提高了生产节拍。料盘码垛装置用于将存储满待缓存产品的料盘搬运至缓存仓以进行缓存、用于将缓存仓上满的料盘搬运至第二搬运位、还用于将空的料盘搬运至第一搬运位或缓存位上；以实现带缓存料盘的自动搬运和缓存后料盘的搬运（便于产品缓存后进入下一工艺工位）。第二换料盘不停机装置用于将满的料盘由第二搬运位转移至下料位，同时将空的料盘由下料位转移至第二搬运位；以实现不停机下料。产品下料装置，用于对下料位的已缓存产品进行搬运并在调姿后输送至下一工位；直接对接下一老化工艺工位。

本实用新型的锂电池化成自动缓存设备自动化程度高，可直接对接上一化成工艺工位和下一老化工艺工位，整个过程无需人为参与就可实现锂电池产品的自动传输、不停机上料存储、搬运缓存及不停机下料，大大提高了生产节拍，节省了人力。

附图说明

图1是本实用新型锂电池化成自动缓存设备的结构示意图（省略上柜体）；

图2是图1的简略图（省略下柜体和缓存仓）；

图3是图2的俯视图（省略料盘）；

图4是图2中产品调姿取料装置和产品放料调姿装置的安装结构示意图；

图5是图4中产品调姿取料装置的结构放大图；

图6是图5中产品吸取调姿机构的调姿时的状态图；

图7是图5中产品吸取调姿机构的吸取产品时的状态图；

图8是图5中取料过压报警单元的结构示意图；

图9是图8的结构分解图；

图10是图2中第一换料盘不停机装置；

图11是图10中省略料盘后的结构示意图；

图12是图11省略料盘承载机构的正视图；

图13是图10在另一状态下的结构示意图；

图14是图2中料盘码垛装置的结构示意图；

图15是图14中a处结构的放大图；

图16是图14中料盘横移机构的结构示意图；

图17是图16的结构分解图；

图18是图16另一状态下的结构示意图；

图19是料盘码垛装置在搬运状态下的状态图；

图20是图19中料盘横移机构的状态图；

图中：1-缓存仓，2-上料产品输送装置，3-产品调姿取料装置，31-产品吸取调姿机构，311-第一支架，312-竖向驱动件，313-旋转件，314-浮动弹簧连接结构，3141-导向轴，3142-浮动弹簧，3143-直线轴承，315-吸附件，32-机械手取料过压报警机构，321-安装座，322-机械手，323-连接架，324-夹持单元，3241-安装板，3242-夹爪气缸，3243-夹持臂，3244-限位块，3245-调节螺栓，325-报警反馈结构，3251-光电开关，3252-光电开关感应片，326-弹性复位结构，327-滑轨滑块结构，328-限位板，4-第一换料盘不停机装置，41-第一基座，42-第二基座，421-立柱，422-基板，43-第一纵向驱动机构，44-料盘承载机构，441-连接板，442-u型板，443-第二托板，444-第二定位件，45-第二纵向驱动机构，46-料盘升降承载机构，461-底板，462-第一竖向驱动机构，463-顶板，464-升降托板组件，4641-竖向驱动气缸，4642-第一托板，4643-第一定位件，465-架台，466-导向柱，467-直线轴承结构，47-滑轨滑块结构，5-料盘码垛装置，51-第三基座，52-第二支架，53-料盘横移机构，531-底座，5311-底板，5312-侧支架，5313-连接结构，5314-第一立板，5315-第一滚轮，532-短行程滑动板，5321-工字型轨道，533-联动机构，5331-第一齿条，5332-齿轮，5333-第二齿条，534-横向驱动机构，5341-第一驱动电机，5342-第一主动齿轮，5343-第三齿条，535-长行程滑动板，5351-第二立板，5352-第二滚轮，54-第三纵向驱动机构，541-第二驱动电机，542-第二主动齿轮，543-第四齿条，55-第二竖向驱动机构，551-第三驱动电机，552-主动带轮，553-从动带轮，554-同步带，56-纵向滑轨滑块结构，57-竖向滑轨滑块结构，6-第二换料盘不停机装置，7-产品放料调姿装置，8-下料产品输送装置，9-料盘，a-取料位，b-上料位，c-第一搬运位，d-第二搬运位，e-下料位，f-放料位。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，本实用新型的实施例仅仅是为了便于简化描述，不能理解为对本实用新型的限制。

由图1至图3共同所示，本实施例公开了一种锂电池化成自动缓存设备，具体包括缓存仓1、产品上料装置、第一换料盘不停机装置4、料盘码垛装置5、第二换料盘不停机装置6以及产品下料装置。其中部分装置位于柜体内，柜体分为上柜体和下柜体。

其中，缓存仓1为框架结构，其上设置有多个用于存放料盘9以进行产品缓存的缓存位，每个缓存位上都有一个到位检测件并对应一个编号。产品上料装置包括用于将待缓存产品从上一工位（化成工位）输送至取料位a的上料产品输送装置2(带式输送装置）以及用于将取料位a的待缓存产品调姿后搬运至上料位b的产品调姿取料装置3。第一换料盘不停机装置4用于将空的料盘9由第一搬运位c转移至上料位b以存储待缓存产品，同时将存储满待缓存产品的上一料盘9由上料位b转移至第一搬运位c等待料盘码垛装置5搬运；不间断的为上料位b提供空的料盘9，产品上料装置无需停机等待，可实现了不停机上料存储。料盘码垛装置5用于将存储满待缓存产品的料盘9搬运至缓存位以进行缓存、用于将缓存位上满的料盘9（存储满已缓存产品）搬运至第二搬运位d、还用于将空的料盘9搬运至第一搬运位c或缓存位上。即料盘码垛装置5用于实现第一搬运位c、第二搬运位d、缓存位三者之间的料盘9的搬运。第二换料盘不停机装置6与第一换料盘不停机装置4虽然结构相同，但对应于不同工位；用于将满的料盘9由第二搬运位d转移至下料位e，同时将空的料盘9由下料位e转移至第二搬运位d，可实现不停机下料。产品下料装置与产品上料装置虽然结构相同，但对应于不同工位，包括用于对下料位e的已缓存产品进行搬运并调姿的产品放料调姿装置7、用于将调姿后的已缓存产品输送至下一工位(老化工艺工位）的下料产品输送装置8。

该设备可直接对接上一化成工艺工位和下一老化工艺工位，整个过程无需人为参与就可实现锂电池产品的自动传输、不停机上料存储、搬运缓存及不停机下料，大大提高了生产节拍，节省了人力。

下面对各个装置的具体结构进行详细阐述。

由图4所示，本实施例中，产品调姿取料装置3和产品放料调姿装置7的结构相同，只是对应的工位不同，动作顺序不同。下面以产品调姿取料装置3为例进行说明。

由图5至图9共同所示，本实施例中的产品调姿取料装置3包括产品吸取调姿机构31和机械手取料过压报警机构32。

产品吸取调姿机构31包括第一支架311、设置于第一支架311上的竖向驱动件312（优选气缸）以及与竖向驱动件312的动力输出部连接的旋转件313（优选摆缸），旋转件313的动力输出部通过浮动弹簧连接结构314与吸附件315（优选吸盘）连接。其中，浮动弹簧连接结构314可避免吸附件315与锂电池产品硬性接触，具体包括导向轴3141和浮动弹簧3142；导向轴3141的一端与吸附件315固定，导向轴3141的另一端与旋转件313的动力部滑动配合，浮动弹簧3142设置于吸附件315与旋转件313的动力部之间；或者，浮动弹簧3142套设于吸附件315与旋转件313之间的导向轴3141上；吸附件315吸附上料产品输送装置2输送的水平放置的产品后，旋转件313将其翻转90度保持竖直状态以便于机械手取料过压报警机构32的夹取。

为了确保导向轴3141滑动的顺畅性，可在旋转件313的动力部增设直线轴承3143，使导向轴3141的一端与吸附件315固定，导向轴3141的另一端与直线轴承3143滑动配合。

机械手取料过压报警机构32包括安装座321、设置于安装座321上的机械手322（四轴机械手）以及与机械手322连接的连接架323，连接架323上竖向滑动安装有夹持单元324，夹持单元324与连接架323之间设置有报警反馈结构325和弹性复位结构326（复位弹簧）。其中，夹持单元324包括安装板3241，设置于安装板3241上的驱动件（优选夹爪气缸3242），夹爪气缸3242包括两个相背或相对运动的动力输出部，动力输出部上设置有夹持臂3243。为了避免放置产品时，因夹持臂3243张开距离过大而与料盘9中相邻产品（相邻产品距离过小时）发生碰撞，对夹持单元324进行了进一步优化，优化后的夹持单元324还包括用于对驱动件的两个动力输出部的相背运动进行限位的限位结构；该限位结构包括限位块3244和两个调节螺栓3245；限位块3244包括与安装板3241连接的本体和相对设置于本体上的延伸部，调节螺栓3245螺装在延伸部上用于对驱动件的动力输出部的运动进行限位。

为了确保夹持单元324滑动的稳定性和顺畅性，安装板3241与连接架323之间设置有滑轨滑块结构327，且连接架323的底部设置有用于对安装板3241进行限位的限位板328。报警反馈结构325包括设置于连接架323上的光电开关3251和设置于夹持单元324上的光电开关感应片3252；或者，光电开关感应片3252于连接架323上，光电开关3251设置于夹持单元324上。当夹持臂3243碰到位置调整错误的产品时，会产生上升的动力，夹持单元324向上运动，光电开关感应片3252触发光电开关3251，进而进行过压报警反馈。

由图10至图13共同所示，本实施例中，第一换料盘不停机装置4包括第一基座41和设置于第一基座41上方的第二基座42；第一基座41上设置有第一纵向驱动机构43（优选直线模组），第一纵向驱动机构43的动力部上设置有料盘承载机构44；第二基座42上设置有第二纵向驱动机构45（优选气缸或电缸），第二纵向驱动机构45的动力部上设置有料盘升降承载机构46；纵向运动时，料盘升降承载机构46下降可避免与料盘承载机构44发生碰撞。

料盘升降承载机构46包括底板461、设置于底板461上的第一竖向驱动机构462以及与第一竖向驱动机构462（优选气缸）的动力部连接的顶板463，顶板463的两侧均设置有升降托板组件464。升降托板组件464包括竖向驱动件（竖向驱动气缸4641）和与竖向驱动件的动力输出部连接的第一托板4642。第一托板4642上设置有用于对料盘9进行定位的第一定位件4643；位于第一搬运位c时，竖向驱动件带动第一托板4642向上运动，使第一托板4642与顶板463之间形成避让空间（避让图16中的长行程滑动板535，使其伸入避让空间内承接料盘9）。底板461上还设置架台465，架台465位于顶板463的下方；架台465的顶部设有供第一竖向驱动机构462的动力部伸出的通孔，架台465的两侧设置有避让口（避让升降托板组件464）。顶板463的底部固定有导向柱466，导向柱466与架台465竖向滑动配合。为了确保滑动的稳定性和顺畅性，架台465上设置直线轴承结构467，导向柱466与直线轴承结构467滑动配合。

其中，第二基座42包括设置于第一基座41上的立柱421以及设置于立柱421顶部的基板422，第二纵向驱动机构45设置于基板422上。料盘升降承载机构46与基板422之间设置有滑轨滑块结构47。

料盘承载机构44包括连接板441、两个相对设置于连接板441上的u型板442（u型板442的u型口可避让料盘码垛装置5中的长行程滑动板535，使其伸入u型口内承接料盘9，参见图16）以及两个平行设置的第二托板443；两个u型板442位于料盘升降承载机构46的两侧且开口朝上；一第二托板443与两个u型板442的一端部（开口一侧的端部）连接，另一第二托板443与两个u型板442的另一端部（开口另一侧的端部）连接。第二托板443上设置有第二定位件444。

当第一纵向驱动机构43动作，料盘承载机构44携带空的料盘9由第一搬运位c向上料位b运动时；第二纵向驱动机构45、第一竖向驱动机构462相应动作，料盘升降承载机构46携带满的料盘9下降进行避让且由上料位b向第一搬运位c运动；以此力推，当料盘承载机构44携带满的料盘9由上料位b向第一搬运位c运动时，料盘升降承载机构46携带空的料盘9下降进行避让且由第一搬运位c向上料位b运动；料盘承载机构44和料盘升降承载机构46不间断交替将空的料盘9转移至上料位b,可使产品上料装置无需停机等待，实现了不停机上料存储；提高了生产节拍。

由图14至图20共同所示，本实施例中，料盘码垛装置5包括第三基座51、纵向滑动安装在第三基座51上的第二支架52、用于驱动第二支架52纵向运动的第三纵向驱动机构54、竖向滑动安装在第二支架52上的料盘横移机构53、用于驱动料盘横移机构53竖向运动的第二竖向驱动机构55；料盘横移机构53用于承托料盘9进行横向运动。

其中，料盘横移机构53包括底座531（底板5311和固定于底板5311上的侧支架5312构成）、横向滑动安装于底座531上的短行程滑动板532、用于驱动短行程滑动板532横向滑动的横向驱动机构534、横向滑动安装于短行程滑动板532上的长行程滑动板535（承托料盘9）、用于驱动长行程滑动板353相对短行程滑动板532横向滑动的联动机构533。

本实施例中，联动机构533包括设置于底座531（底板5311）上的第一齿条5331、转动设置于短行程滑动板532上的齿轮5332以及设置于长行程滑动板535上的第二齿条5333，齿轮5332的上端与第二齿条5333啮合，齿轮5332的下端与第一齿条5331啮合。

本实施例中，横向驱动机构534包括设置于底板5311底部的第一驱动电机5341，第一驱动电机5341伸出底板5311的动力部上设置有第一主动齿轮5342，短行程滑动板532的底面设置有第三齿条5343，第一主动齿轮5342与第三齿条5343啮合。第一驱动电机5341带动第一主动齿轮5342正/反向旋转，第三齿条5343带动短行程滑动板532横向移动，横向移动过程中（底板5311与短行程滑动板532相对运动），齿轮5332因第一齿条5331固定不动而被动发生转动，转动的齿轮5332使第二齿条5333横向运动，进而带动长行程滑动板535横向移动，利用横向驱动机构534和联动机构533配合形成二级驱动，增大了长行程滑动板535的推出行程，减小了动作周期，提高了生产节拍。

为了实现横向滑动的顺畅性和稳定性，对上述装置进行进一步优化，优化后的结构为：底座531的底板5311上间隔设置有两个第一立板5314，第一立板5314的内侧面安装有一排第一滚轮5315；长行程滑动板535的底面间隔设置有两个第二立板5351，第二立板5351的外侧面安装有一排第二滚轮5352；

短行程滑动板532的顶面间隔设置有两个工字型轨道5321，第一滚轮5315和第二滚轮5352分别与相应工字型轨道5321的两侧的凹槽相适配。

本实施例中，第三纵向驱动机构54（齿轮齿条驱动机构）包括设置于第二支架52的第二驱动电机541，第一驱动电机541伸出第二支架52底部的动力部上设置有第二主动齿轮542，第三基座51上设置有第四齿条543，第二主动齿轮542与第四齿条543啮合。齿轮齿条驱动机构更加稳定可靠，且性价比高。

本实施例中，第二竖向驱动机构55包括设置于第二支架52的第三驱动电机551，第三驱动电机551伸出第二支架52的侧部的动力部上设置有主动带轮552，第二支架52上转动安装有从动带轮553，主动带轮552与从动带轮553通过同步带554连接；料盘横移机构53的侧支架5312上设置有用于与第二竖向驱动机构55的同步带554的一侧固定连接的连接结构5313。

进一步优化，第二支架52与第三基座51之间设置纵向滑轨滑块结构56。

第二支架52与料盘横移机构53之间设置竖向滑轨滑块结构57。

利用横向驱动机构534和联动机构533使长行程滑动板535伸入第一托板4642与顶板463之间的避让空间内，随后第二竖向驱动机构55动作，将料盘9托起，完成料盘9由料盘升降承载机构46到料盘码垛装置5的转移。或者，利用横向驱动机构534和联动机构533使长行程滑动板535伸入第二托板443下方的u型板442的u型口内，随后第二竖向驱动机构55动作，将料盘9托起，完成料盘9由料盘承载机构44到料盘码垛装置5的转移。与之相反，可完成料盘9由料盘码垛装置5到料盘承载机构44或料盘升降承载机构46的转移。

下面基于上文结构描述，对本实用新型锂电池化成缓存设备的工作原理进行简要阐述：

上料产品输送装置2将上一工位的产品输送取料位a。

产品调姿取料装置3中的产品吸取调姿机构31运动到位后吸附件315吸取呈水平状态的产品，然后旋转件313将其翻转90度保持竖直状态；产品调姿取料装置3中的机械手取料过压报警机构32（夹取单元324）夹取竖直状态的产品，机械手322将其搬运到上料位b的料盘9上。

若此时位于上料位b的是第一换料盘不停机装置4中料盘承载机构44（料盘9被料盘承载机构44承托），当料盘9上存放满待缓存的产品时，料盘承载机构44携带满的料盘9由上料位b向第一搬运位c运动，同时料盘升降承载机构46携带空的料盘9（料盘码垛装置5已将空的料盘9搬运到此时处于第一搬运位c的料盘升降承载机构46上）先下降进行避让再由第一搬运位c向上料位b运动；料盘承载机构44和料盘升降承载机构46不间断交替将空的料盘9转移至上料位b,产品上料装置无需停机等待，实现了不停机上料存储；提高了生产节拍。

当料盘承载机构44携带满的料盘9运动至第一搬运位c时，料盘码垛装置5将存储满待缓存产品的料盘9搬运至缓存位以进行缓存，随后再将一个空的料盘9搬运至第一搬运位c以供上料。当某些缓存位上满的料盘9（存储满已缓存产品）达到缓存时间后，料盘码垛装置5将缓存位上满的料盘9（存储满已缓存产品）搬运至第二搬运位d。料盘码垛装置5用于实现第一搬运位c、第二搬运位d、缓存位三者之间的料盘9的搬运。

第二换料盘不停机装置6的工作原理与第一换料盘不停机装置4的工作原理相同，只不过第二换料盘不停机装置6是不间断交替将满的料盘9存储满已缓存产品）转移至下料位e。

产品放料调姿装置7先夹取竖直状态的产品，随后调姿至水平状态并放置下料产品输送装置8，由下料产品输送装置8输送至下一工位。

综上，本实用新型的锂电池化成自动缓存设备可直接对接上一化成工艺工位和下一老化工艺工位，整个过程无需人为参与就可实现锂电池产品的自动传输、不停机上料存储、搬运缓存及不停机下料，大大提高了生产节拍，节省了人力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。