一种立库式锂电池自动干燥系统的制作方法

本发明涉及锂电池生产加工设备技术领域，特别涉及一种立库式锂电池自动干燥系统。

背景技术：

目前，国内外锂电行业具有良好的发展前景，锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。锂电现在被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和应用。为了保证锂电池具有高质量，需要对锂电池生产过程中的每个工序所处的生产环境进行严格把关。

在锂电池的生产过程中，需要采用锂电池干燥炉对电池壳体、极片、极卷和电芯进行干燥处理。锂电池干燥炉主要有热辐射加热，热风加热和接触式加热几种；辐射加热和热风加热由于加热均匀性差，烘烤周期长，以及耗能大等问题的存在，行业基本由接触式加热所代替；接触式加热由于直接对加热板直接接触电池表面，温度均匀性好和烘烤周期短，受电池生产厂家的青睐；在干燥处理后的锂电池往往具有高于常温的温度，需要进行快速地冷却处理，才能够满足工艺生产要求，获得合格的锂电池产品。

现有的锂电池干燥炉必须放置于干燥房内，主要是通过机器人在轨道上运行来完成干燥炉内电池的上下料动作；当机器人从锂电池干燥炉内将专用夹具取出时，使得干燥后的锂电池在空气中暴露时间长，从而会影响锂电池的干燥质量，因此，需要严格控制干燥房的环境参数，维持巨大空间的干燥房环境参数，成本高昂。为了降低锂电池干燥的成本以及避免干燥房环境对人体的影响，申请人开发了多种锂电池自动化干燥系统，能够实现锂电池的自动干燥和冷却处理，大大地提高了生成效率。在生产实践中发现，之前的锂电池自动化干燥系统需要采用多个独立的plc控制器来实现每一个干燥炉炉体的控制，这样系统布线非常复杂，而且控制协调性差。为了减少干燥房的面积，采用了干燥炉体移动的方式，虽然克服了干燥房占用面积大的问题，但是干燥炉体移动，能耗加大，而且干燥炉体移动带来电气连接复杂，系统稳定性不高，因此，需要对现有的锂电池自动化干燥系统进一步优化。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种立库式锂电池自动干燥系统，能够简化系统布线，实现协调统一控制，并且自动化地完成对锂电池的干燥和冷却处理工艺。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种立库式锂电池自动干燥系统，包括主移动线、立库式干燥炉组、搬运六轴机械手、上料六轴机械手和下料六轴机械手，所述主移动线的至少一侧设置有所述立库式干燥炉组，所述搬运六轴机械手安装在所述主移动线上，所述搬运六轴机械手的工作端安装有夹具夹持组件；所述主移动线一端设置有自动上料机组，另一端设置有自动下料机组；所述自动上料机组包括输入传送线、上料六轴机械手以及夹具输入机组，所述夹具输入机组的一端设置在所述上料六轴机械手的工作空间内，所述输入传送线一端设置在所述上料六轴机械手的工作空间内；所述自动下料机组包括下料六轴机械手、夹具输出机组以及输出传送线，所述夹具输出机组的一端设置在所述下料六轴机械手的工作空间内，所述输出传送线一端设置在所述下料六轴机械手的工作空间内；所述立库式干燥炉组包括多个干燥炉体和三轴移动开关密封门机构；所述干燥炉体内设置多个真空腔的开口位于同一竖直平面，所述三轴移动开关密封门机构安装在所述竖直平面的隔离墙板上，通过所述三轴移动开关密封门机构实现真空腔和密封门的开关动作。

进一步的，所述立库式干燥炉组的隔离墙板的两端设置有双开门过渡隔离罩，所述双开门过渡隔离罩和所述隔离墙板形成干燥区域，所述主移动线和所述搬运六轴机械手设置在所述干燥区域内，所述夹具输入机组和所述夹具输出机组的一端穿过所述双开门过渡隔离罩设置在所述干燥区域内。

进一步的，所述立库式干燥炉组的一侧设置有真空泵机组，所述真空泵机组与所述干燥炉体的每一个所述真空腔连接；

或者，每一个所述干燥炉体设置一真空泵机组，所述真空泵机组与所述干燥炉体的每一个所述真空腔连接。

进一步的，所述主移动线的一侧还设置有夹具暂存架和夹具上料平台；所述夹具暂存架和所述夹具上料平台设置在所述搬运六轴机械手的工作空间内。

进一步的，所述主移动线的两端分别设置有控制操作机组，所述上料六轴机械手、所述下料六轴机械手、所述搬运六轴机械手、所述真空泵机组以及所述立库式干燥炉组与所述控制操作机组电性连接。

进一步的，所述上料六轴机械手通过一机械手底座设置在所述主移动线的一端，多个专用夹具放置在所述夹具输入机组上，所述夹具输入机组和所述输入传送线设置在所述机械手底座的两侧，靠近所述输入传送线的所述夹具输入机组上设置有配对托盘。

进一步的，所述输入传送线一侧还设置有假电池输入线，所述假电池输入线与所述输入传送线相互垂直；所述输入传送线和所述假电池输入线设置在所述上料六轴机械手的一侧，所述假电池输入线并排设置有ng电池暂存架。假电池是测试电池，主要是为了抽检其中的锂电池含水量，因为锂电池含水量的测量是破坏性的，因此，独立地设置了假电池进入到整个系统的输入输出线。上料六轴机械手上设置有扫码枪和感应器，扫码枪确定锂电池的型号和批次，对型号和批次不统一的锂电池夹取到ng电池暂存架。

进一步的，所述三轴移动开关密封门机构包括行车移动组件、竖直移动组件以及抓门移动组件，所述行车移动组件设置在所述隔离墙板上，所述竖直移动组件安装在所述行车移动组件上，所述抓门移动组件安装在所述竖直移动组件上，所述行车移动组件和所述竖直移动组件的运动方向相互垂直，所述抓门移动组件的运动方向与所述隔离墙板相互垂直；所述抓门移动组件的工作端设置有抓门钩，与所述密封门的卡槽短轴配合。

进一步的，所述行车移动组件包括行车导轨安装板、行车导轨、行车滑块、行车齿条以及第一伺服电机，一组所述行车导轨安装板分别安装在所述隔离墙板上下两端的安装基座上，所述真空腔位于所述行车导轨安装板之间，每一所述行车导轨安装板上并排安装有行车导轨和行车齿条；所述行车导轨上安装所述行车滑块，所述行车滑块上安装有竖直导轨安装板，所述第一伺服电机安装在所述竖直导轨安装板一侧，所述第一伺服电机通过第一驱动齿轮与所述行车齿条配合，使得所述竖直导轨安装板在所述行车滑块上水平移动。

进一步的，所述竖直移动组件包括竖直导轨安装板、竖直导轨、竖直滑块、竖直齿条以及第二伺服电机，所述竖直导轨安装板的两侧分别并排安装有所述竖直导轨和所述竖直齿条，所述竖直滑块与所述竖直导轨配合，所述竖直导轨安装板两侧的所述竖直滑块上分别安装有一抓门钩滑轨座，所述抓门钩滑轨座内安装有所述第二伺服电机，所述第二伺服电机通过第二驱动齿轮与所述竖直齿条配合，使得所述抓门钩滑轨座在所述竖直导轨安装板上竖直移动。

进一步的，所述抓门移动组件包括抓门导轨、抓门滑块、抓门滑块板和第三伺服电机，在所述抓门钩滑轨座的内侧板上分别安装有一组所述抓门导轨，所述抓门滑块板通过一组所述抓门滑块安装在所述抓门导轨上，所述第三伺服电机安装在与所述第二伺服电机相对的另一侧所述抓门钩滑轨座内，所述第三伺服电机通过第三驱动齿轮与所述抓门滑块板中的抓门齿条配合，使得所述抓门滑块板垂直于所述隔离墙板移动。

进一步的，所述第一伺服电机通过第一伺服电机安装座固定在所述竖直导轨安装板一侧，所述第一伺服电机通过第一同步带带动一第一传动轴转动，所述第一传动轴通过第一传动轴限位孔安装在所述竖直导轨安装板一侧，所述第一驱动齿轮分别安装在所述第一传动轴的两端。

进一步的，所述第二伺服电机通过一锥齿轮组带动第二传动轴转动，所述第二传动轴设置在两个所述抓门钩滑轨座之间，所述第二传动轴的两端分别安装有第二驱动齿轮。

进一步的，所述第三伺服电机通过第二同步带驱动第三传动轴转动，所述第三传动轴两端设置在所述抓门钩滑轨座的内侧板之间，其中一所述第三驱动齿轮设置在所述第三伺服电机的输出端，另一所述第三驱动齿轮通过一所述第二同步带与所述第三传动轴连接。

采用上述技术方案，通过优化系统结构，仅仅需要保持隔离墙板之间的区域为干燥区域，工人在干燥区域之外进行操作，能够极大地减少锂电池在干燥后与空气接触的时间，大大地减少干燥房的面积。

另外通过三轴移动开关密封门机构不需要对应每一真空腔的开口设置一个密封门开关机构以及控制线路，从而大大节约了机构数量，简化了控制布线，从而节约了制造成本。

附图说明

图1为本发明的立库式锂电池自动干燥系统平面结构图；

图2为本发明的立库式干燥炉组侧视结构示意图；

图3为本发明的真空腔与密封门配合结构三维示意图；

图4为本发明的三轴移动开关密封门机构三维结构图；

图5为本发明的三轴移动开关密封门机构主视结构图；

图6为本发明的三轴移动开关密封门机构侧视结构图；

图7为本发明的三轴移动开关密封门机构局部三维分解结构图一；

图8为本发明的三轴移动开关密封门机构局部三维分解结构图二；

图中，1-专用夹具，2-主移动线，3-搬运六轴机械手，4-立库式干燥炉组，5-真空泵机组，6-上料六轴机械手，7-输入传送线，8-假电池输入线，9-ng电池暂存架，10-夹具输入机组，11-夹具暂存架，12-夹具上料平台，13-夹具输出机组，14-下料六轴机械手，15-输出传送线,16-控制操作机组；

41-三轴移动开关密封门机构，42-干燥炉体，43-隔离墙板，44-安装基座，45-门板放置架，421-真空腔，4211-腔体导柱，4212-摆动气缸，422-密封门，4221-卡槽短轴，4222-门导柱孔，4223-锁紧块；

411-行车导轨安装板，412-行车导轨，413-行车滑块，414-行车齿条，415-竖直导轨安装板，4151-第一伺服电机安装座，4152-第一传动轴限位孔，416-竖直导轨，417-竖直滑块，418-竖直齿条，419-抓门钩滑轨座，4110-抓门导轨，4111-抓门滑块，4112-抓门滑块板，41121-抓门齿条，41122-抓门钩，4113-第一伺服电机，4114-第一同步带，4115-第一驱动齿轮，4116-第一传动轴，4117-第二伺服电机，4118-锥齿轮组，4119-第二驱动齿轮，4120-第二传动轴，4121-第三伺服电机，4122-第二同步带，4123-第三驱动齿轮，4124-第三传动轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、2所示，本发明提供了一种立库式锂电池自动干燥系统，包括主移动线2、立库式干燥炉组4、搬运六轴机械手3、上料六轴机械手6和下料六轴机械手14，所述主移动线2的至少一侧设置有所述立库式干燥炉组4，所述搬运六轴机械手3安装在所述主移动线2上，所述搬运六轴机械手3的工作端安装有夹具夹持组件；所述主移动线2一端设置有自动上料机组，另一端设置有自动下料机组；所述自动上料机组包括输入传送线7、上料六轴机械手6以及夹具输入机组10，所述夹具输入机组10的一端设置在所述上料六轴机械手6的工作空间内，所述输入传送线7一端设置在所述上料六轴机械手6的工作空间内；所述自动下料机组包括下料六轴机械手14、夹具输出机组13以及输出传送线15，所述夹具输出机组13的一端设置在所述下料六轴机械手14的工作空间内，所述输出传送线15一端设置在所述下料六轴机械手14的工作空间内；所述立库式干燥炉组4包括多个干燥炉体42和三轴移动开关密封门机构41；所述干燥炉体42内设置多个真空腔421的开口位于同一竖直平面，所述三轴移动开关密封门机构41安装在所述竖直平面的隔离墙板43上，通过所述三轴移动开关密封门机构41实现真空腔421和密封门422的开关动作。

其中，所述立库式干燥炉组4的隔离墙板43的两端设置有双开门过渡隔离罩，所述双开门过渡隔离罩和所述隔离墙板43形成干燥区域，所述主移动线2和所述搬运六轴机械手3设置在所述干燥区域内，所述夹具输入机组10和所述夹具输出机组13的一端穿过所述双开门过渡隔离罩设置在所述干燥区域内。

其中，所述立库式干燥炉组4的一侧设置有真空泵机组5，所述真空泵机组5与所述干燥炉体42的每一个所述真空腔421连接；

或者，每一个所述干燥炉体42设置一真空泵机组5，所述真空泵机组5与所述干燥炉体42的每一个所述真空腔421连接。

其中，所述真空泵机组5包括粗抽真空泵和精轴真空泵，所述粗抽真空泵和所述精抽真空泵与所述真空泵机组5与所述干燥炉体42的每一个所述真空腔421连接。

其中，所述主移动线2的一侧还设置有夹具暂存架11和夹具上料平台12；所述夹具暂存架11和所述夹具上料平台12设置在所述搬运六轴机械手3的工作空间内。

其中，所述主移动线2的两端分别设置有控制操作机组16，所述上料六轴机械手6、所述下料六轴机械手14、所述搬运六轴机械手3、所述真空泵机组5以及所述立库式干燥炉组4与所述控制操作机组16电性连接。

其中，所述上料六轴机械手6通过一机械手底座设置在所述主移动线2的一端，多个专用夹具1放置在所述夹具输入机组10上，所述夹具输入机组10和所述输入传送线7设置在所述机械手底座的两侧，靠近所述输入传送线7的所述夹具输入机组10上设置有配对托盘。

其中，所述输入传送线7一侧还设置有假电池输入线8，所述假电池输入线8与所述输入传送线7相互垂直；所述输入传送线7和所述假电池输入线8设置在所述上料六轴机械手6的一侧，所述假电池输入线8并排设置有ng电池暂存架9。假电池是测试电池，主要是为了抽检其中的锂电池含水量，因为锂电池含水量的测量是破坏性的，因此，独立地设置了假电池进入到整个系统的输入输出线。上料六轴机械手6上设置有扫码枪和感应器，扫码枪确定锂电池的型号和批次，对型号和批次不统一的锂电池夹取到ng电池暂存架9。

如图4-8所示，所述三轴移动开关密封门机构41包括行车移动组件、竖直移动组件以及抓门移动组件，所述行车移动组件设置在所述隔离墙板43上，所述竖直移动组件安装在所述行车移动组件上，所述抓门移动组件安装在所述竖直移动组件上，所述行车移动组件和所述竖直移动组件的运动方向相互垂直，所述抓门移动组件的运动方向与所述隔离墙板43相互垂直；所述抓门移动组件的工作端设置有抓门钩41122，与所述密封门422的卡槽短轴4221配合。

工作时，立库式干燥炉组4的多个干燥炉体42依次设置，每一干燥炉体42上设置有若干真空腔421，使得所有真空腔421的开口位置在同一竖直平面上，将行车移动组件、竖直移动组件以及抓门移动组件组成的三轴移动开关密封门机构41安装在隔离墙板43上，三轴移动开关密封门机构41将密封门准确运送到每一真空腔421的开口位置，通过设置在开口位置的定位组件和密封锁紧组件将密封门422和真空腔421相互锁紧，从而实现真空腔42141的密封。需要开门时，三轴移动开关密封门机构41运动到所需要开启的真空腔421开口位置，抓门钩41122和卡槽短轴4221配合锁紧，然后密封锁紧组件进行开启动作，三轴移动开关密封门机构41将密封门422运送到门板放置架45，从而实现真空腔421的开启。

其中，所述行车移动组件包括行车导轨安装板411、行车导轨412、行车滑块413、行车齿条414以及第一伺服电机4113，一组所述行车导轨安装板411分别安装在所述隔离墙板43上下两端的安装基座44上，所述真空腔421位于所述行车导轨安装板411之间，每一所述行车导轨安装板411上并排安装有行车导轨412和行车齿条414；所述行车导轨412上安装所述行车滑块413，所述行车滑块413上安装有竖直导轨安装板415，所述第一伺服电机4113安装在所述竖直导轨安装板415一侧，所述第一伺服电机4113通过第一驱动齿轮4115与所述行车齿条414配合，使得所述竖直导轨安装板415在所述行车滑块413上水平移动。

其中，所述竖直移动组件包括竖直导轨安装板415、竖直导轨416、竖直滑块417、竖直齿条418以及第二伺服电机4117，所述竖直导轨安装板415的两侧分别并排安装有所述竖直导轨416和所述竖直齿条418，所述竖直滑块417与所述竖直导轨416配合，所述竖直导轨安装板415两侧的所述竖直滑块417上分别安装有一抓门钩滑轨座419，所述抓门钩滑轨座419内安装有所述第二伺服电机4117，所述第二伺服电机4117通过第二驱动齿轮4119与所述竖直齿条418配合，使得所述抓门钩滑轨座419在所述竖直导轨安装板415上竖直移动。

其中，所述抓门移动组件包括抓门导轨4110、抓门滑块4111、抓门滑块板4112和第三伺服电机4121，在所述抓门钩滑轨座419的内侧板上分别安装有一组所述抓门导轨4110，所述抓门滑块板4112通过一组所述抓门滑块4111安装在所述抓门导轨4110上，所述第三伺服电机4121安装在与所述第二伺服电机4117相对的另一侧所述抓门钩滑轨座419内，所述第三伺服电机4121通过第三驱动齿轮4123与所述抓门滑块板4112中的抓门齿条41121配合，使得所述抓门滑块板4112垂直于所述隔离墙板43移动。

其中，所述第一伺服电机4113通过第一伺服电机安装座4151固定在所述竖直导轨安装板415一侧，所述第一伺服电机4113通过第一同步带4114带动一第一传动轴4116转动，所述第一传动轴4116通过第一传动轴限位孔4152安装在所述竖直导轨安装板415一侧，所述第一驱动齿轮4115分别安装在所述第一传动轴4116的两端。

其中，所述第二伺服电机4117通过一锥齿轮组4118带动第二传动轴4120转动，所述第二传动轴4120设置在两个所述抓门钩滑轨座419之间，所述第二传动轴4120的两端分别安装有第二驱动齿轮4119。

其中，所述第三伺服电机4121通过第二同步带4122驱动第三传动轴4124转动，所述第三传动轴4124两端设置在所述抓门钩滑轨座419的内侧板之间，其中一所述第三驱动齿轮4123设置在所述第三伺服电机4121的输出端，另一所述第三驱动齿轮4123通过一所述第二同步带4122与所述第三传动轴4124连接。

如图3所示，真空腔421的开口位置设置有腔体导柱4211，相应地，密封门422上设置有门导柱孔4222；真空腔421的开口位置还设置有摆动气缸4212，相应地，密封门422上设有锁紧块4223。使用时，三轴移动开关密封门机构41将密封门422搬运到真空腔421的开口位置，通过抓门移动组件将门导柱孔4222与腔体导柱4211组合，然后通过摆动气缸4212动作与锁紧块4223配合将密封门422和真空腔421密封锁紧。

立库式锂电池自动干燥系统的工作流程：

需要干燥处理的锂电池从输入传送线移动过来，通过光电门以及扫码枪，启动锂电池上料六轴机械手，将锂电池依次装入专用夹具，搬运六轴机械手从夹具输入机组上将装有锂电池的专用夹具依次送入干燥炉体，当锂电池经过干燥炉体进行真空干燥处理时，通过由行车移动组件、竖直移动组件以及抓门移动组件形成的三轴移动开关密封门机构就能够完成相应的开关密封门的动作，搬运六轴机械手将干燥处理后的专用夹具从干燥炉体内取出，放置到夹具输出机组，下料六轴机械手将夹具输出机组上的专用夹具内的锂电池依次放置到输出传送线上，传送到下一工位，完成下一工序；通过人工将专用夹具搬运到夹具上料平台，循环工序。

通过优化系统结构，仅仅需要保持隔离墙板之间的区域为干燥区域，工人在干燥区域之外进行操作，能够极大地减少锂电池在干燥后与空气接触的时间，大大地减少干燥房的面积。

另外通过三轴移动开关密封门机构不需要对应每一真空腔的开口设置一个密封门开关机构以及控制线路，从而大大节约了机构数量，简化了控制布线，从而节约了制造成本。

在本发明专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“排”、“列”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发明专利和简化描述，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发明专利的限制。

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至少一个该特征。在本发明专利的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在发明专利中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固连”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。

在本发明专利中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。