电池组的全自动码堆机的制作方法

本申请涉及电池组装配设备领域，具体涉及一种电池组全自动码堆机。

背景技术：

为了减少温室气体的排放，减少大气污染，国家大力提倡发展新能源汽车，电动汽车是一个重要方向。电动汽车的核心技术关键是制造比能量高，寿命长，安全性好的动力电池模块。当前，锂离子电池是目前世界上比能量最高，使用寿命最长的电池。但是由于它使用有机物做电解液，能量又大，有起火爆炸的危险。许多科技人员和电池制造企业都在努力采取措施提高电池的安全性。苏州安靠电源有限公司制作的的负极免焊接锂离子电池模块，在制作中取消了对负极电池壳的焊接，减少了焊接热对电池核心构件如负极，隔膜，电解液的损伤，减少因这些构件损伤造成的内部短路的危险。由此延长电池的使用寿命并提高了安全性。得到了不少客户的欢迎。而且此方法使制造模块过程更便于实现机械化操作，加工效率高，也是工业化的一大优点。

此技术的核心是使用带弹性爪的弹簧片代替通用的薄金属带连接片，几个弹性爪紧紧抱住裸露的电池金属壳，实现接触导电，省掉了负极焊接。弹性爪安装在被称为“夹具”的塑料件中，约束定位并被加强弹性。一个“夹具”通常固定几十个电池，形成小模块。此并联小模块有一个电池的电压和几十个电池的容量。将这样的小模块的负极端插到另一个小模块的正极上焊接的弹簧片中，就形成了串联的模块。一定数量的小模块依次串联就形成了一个具有几十伏电压和几十甚至上百安时容量的分模块，这种由多个小模块串接而成的结构件我们通常称之为电池组或者电池堆，可以和其他分模块串并联组成大的功能模块。

将数个小模块的负极依次插入另一些小模块上电池夹具的弹簧片(即串联片)中，形成一个较大的电池模块——或称电池组，这个过程称作“码堆”。

现阶段，我们使用的码堆技术是(该技术未对外公开)：手工取一个带负极面板的单面夹具放在码堆机的升降台面上，弹簧片向上。将焊双面夹具的小模块负极向下立放在单面夹具上，对准夹具孔位，启动码堆机加压，小模块电池的负极壳插入底下的弹簧片中被夹紧，而它的正极在双面夹具内和弹簧片焊在一起。取下一个小模块负极向下放到底下的小模块双面夹具的电池孔上，尽量对准，最好插进一点。然后启动机器加压，将各个负极压入弹簧片的弹性爪间，被抱紧。码堆机的升降台面也下降一段。第二个，第三个小模块同样压入，直至达到设计的数量。卸料机械手向前扠起模块，翻转放倒，送下工序。

上述码堆方案存在以下缺点：

1、手工操作，小模块较重，单手抓起，劳动强度大。

2、容易放反或多放，都会引发质量事故，造成返工或压坏电池。

3、上一个小模块放入时由于电池数多，重量大，手抓着不容易对准，有的电池壳跑到弹簧片外面，加压时造成电池损坏。特别是当夹具有些变形，插上的电池稍向外张，更难于放准。

技术实现要素：

本申请目的是：为了克服上述问题，提出一种工作效率高且码堆质量可靠的电池组全自动码堆机。

本申请的技术方案是：

一种电池组全自动码堆机，包括机架，所述机架上设置有：

竖直固定于所述机架上的导移柱，

可竖向移动地连接于所述导移柱上的电池模块放置台，

驱动所述电池模块放置台沿所述导移柱上下移动的放置台升降驱动组件，

布置在所述电池模块放置台上方的压板，以及

驱动所述压板上下移动的压板驱动组件；

所述电池组全自动码堆机还包括：用于将待码堆的电池模块夹取至所述电池模块放置台上的上料机械手以及用于将码堆完成而形成的电池组从所述电池模块放置台卸下的下料机械手。

本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述上料机械手为六轴机械手。

所述放置台升降驱动组件为电机、气缸或液压缸。

所述压板驱动组件为电机、气缸或液压缸。

所述导移柱共设置有四根，且这四根导移柱呈矩形分布。

所述导移柱的横截面为圆形。

所述机架上还设置有：

至少四个定位夹块，这些定位夹块分布在所述电池模块放置台的上方四周；

与所述定位夹子相连、以驱动各个所述定位夹子在水平方向上相互靠拢/相互远离的夹块驱动组件；

至少四个定位滚子，这些定位滚子分布在所述电池模块放置台的上方四周；以及

与所述定位滚子相连、以驱动各个所述定位滚子在水平方向上相互靠拢/相互远离的滚子驱动组件。

所述定位夹子朝向所述电池模块放置台中心的内侧面上制有与电池模块中圆柱形电池外表面相适配的圆弧形卡槽。

所述电池模块放置台的顶部固定设置有若干个电池模块限位凸起。

所述卸料机械手包括：

基体，

安装在所述基体上的叉车臂，以及

安装在所述基体上的扶手臂。

本申请的优点是：

1、该码堆机可全自动化地实现电池组的码堆作业，人工劳动强度低。

2、该码堆机上设置有用于稳定电池模块位置的定位夹子和定位滚子，保证码堆作业能够顺利进行。

3、电池模块放置台作为码堆的基台，其每下移一定距离，就会腾出相应的空间植入一个电池模块，生成节拍容易掌控，效率高

4、上料机械手为六轴机械手，其定位准确，减少了上料位置偏移的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例中电池组的全自动码堆机的整体结构示意图；

图2为本申请实施例中机架部分的结构示意图；

图3为本申请实施例中电池模块定位防倾倒部分的立体结构图；

图4为图3的俯视图；

图5为本申请实施例中下料机械手的结构示意图；

图6为典型电池模块的结构示意图；

图7为典型电池组的结构示意图。

其中：1-机架，2-导移柱，3-电池模块放置台，3a-电池模块限位凸起，4-压板，5-上料机械手，6-下料机械手，6a-基体，6b-叉车臂，6c-扶手臂，7-定位夹子，7a-圆弧形卡槽，8-定位滚子，9-夹块驱动组件，10-滚子驱动组件，11-丝杆，a-电池模块，a1-电池，a2-夹具，a3-弹簧片，b-电池组。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

图1～图5示出了本申请这种电池组的全自动码堆机的一个具体实施例，其包括机架1，机架1的底部设置有万向滚轮和升降脚杯，以便机架1的移动和定位。机架1上设置有：导移柱2、电池模块放置台3和压板4。其中：

导移柱2共设置有四根，这四根导移柱2均竖直固定在机架1上、并且成矩形分布。此外，导移柱2的横截面为圆形。

电池模块放置台3通过固定于其上的滑动套筒(图中未标注)竖向移动地连接于前述四根导移柱2上，电池模块放置台3为一升降台。安装在机架1上的放置台升降驱动组件与电池模块放置台3传动连接，以驱动电池模块放置台3沿导移柱2上下移动。前述放置台升降驱动组件可以是电机，可以是气缸，也可以是液压缸等各种动力设备，本实施例中该放置台升降驱动组件为电机，其通过丝杆11与电池模块放置台3传动连接、以带动电池模块放置台3上下移动。而且，前述丝杆11共设置有两副，分别位于电池模块放置台3的一左一右两相对侧。为了防止电池模块在电池模块放置台3上横向移动，本实施例在电池模块放置台3的顶部固定设置有多个电池模块限位凸起3a。

电池模块a的结构为现有技术，参照图6所示，其包括塑料材质的夹具a2，夹具a2上开设众多矩阵分布的电池插装孔，电池插装孔中嵌设有弹簧片a3，众多圆柱形电池a1的正极端插装在电池插装孔并与所述弹簧片a3焊接固定。弹簧片a3具有用于插放电池负极的环形腔。

压板4布置在电池模块放置台3的上方，而且其与压板驱动组件传动连接，以借助压板驱动组件的动力来驱动该压板4上下移动。前述压板驱动组件可以是电机，可以是气缸，也可以是液压缸等各种动力设备。

此外，该码堆机还还包括以上料机械手5和一下料机械手6。其中，上料机械手5用于将待码堆的电池模块a夹取至电池模块放置台3上，而下料机械手6用于将码堆完成而形成的电池组b从电池模块放置台3卸下。

本实施例中的上料机械手5为六轴机械手。卸料机械手6的结构类似于一台被固定在地面上而不能行走的叉车，其包括：基体6a，安装在基体上的叉车臂6b，安装在基体上的扶手臂6c。基体6a的底部也设置有万向滚轮和升降脚杯，以便该上料机械手5的移动和定位。

此外，为了防止在码堆过程中，电池模块放置台3上堆置的众多电池模块因受力不平衡而倒塌，本实施例在机架1上还设置有四个定位夹子7和四个定位滚子8。前述四个定位夹子7分别布置在电池模块放置台3的上方四周、且呈矩形分布，而前述四个定位滚子8也分别布置在电池模块放置台3的上方四周、也呈矩形分布。夹块驱动组件9与定位夹子7传动连接、以驱动这些定位夹子7在水平方向上相互靠拢/相互远离。滚子驱动组件10与定位滚子8传动连接、以驱动这些定位滚子8在水平方向上相互靠拢/相互远离。

本实施例中，上述夹块驱动组件9为气缸，而滚子驱动组件10为电机。

而且机架1上设置有引导定位夹子7移动的导轨，即定位夹子7通过导轨与机架1相连。

为让定位夹子7能够更好地水平夹紧电池模块的电池部分，防止电池夹块7夹伤电池外壁面，本实施例在定位夹子7朝向电池模块放置台3中心的内侧面上制有与电池模块a中圆柱形电池a1外表面相适配的众多圆弧形卡槽7a，这些圆弧形卡槽7a沿着直线方向均匀排布而形成一锯齿状结构。

实际应用时，上料机械手5将小模块(即单个电池模块)抓取至电池模块放置台3上，并使电池模块的夹具端朝向布置，而电池端(具体为电池的负极端)朝上布置。电池模块放置台3上的电池模块限位凸起3a与电池模块夹具接触配合，以对电池模块初步定位。之后，四个定位夹子7相互靠拢而卡主电池模块a的电池部分，定位夹子7的圆弧形卡槽7a刚好贴合抵靠电池a1的外表面，将电池模块准确定位在设计位置。上料机械手5抓取第二个电池模块，并将该第二个电池模块夹具上弹簧片a3准确放置在前一个电池模块中电池a1的上端(即负极端)。压板4向下移动而下压前述第二个电池模块a，使前一个电池模块中电池a1的负极端紧插在第二个电池模块的弹簧片a3中。之后，四个定位夹子7相互远离而退回，四个定位滚子8相互靠拢而扶住第一个电池模块，防止其倾倒。电池模块放置台3向下移动一个电池模块的高度，定位滚子8退回，定位夹子7再次靠拢而夹住第二个电池模块的电池部分。上料机械手5抓取第三个电池模块，并将该第三个电池模块的夹具上的弹簧片a3准确放置在第二个电池模块中电池a1的上端(即负极端)。压板4向下移动而下压前述第三个电池模块a，使第二个电池模块中电池a1的负极端紧插在第三个电池模块的弹簧片a3中。之后在定位滚子的配合下，电池模块放置台3再下降一个电池模块高度，完成第四个电池模块的码堆。如此往复，直至码堆到设计层数时(图7中的电池组共包括11层小电池模块)，下料机械手5的三个叉车臂6b向前移动而伸入最底层电池模块的底部，两扶手臂6c向前移动而将码堆完成而形成的电池组b抱住，下料机械手5的叉车臂缓慢翻转，使电池组向后倾倒，利用传送带将该电池组送向下游工序设备。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。