一种电芯堆叠装置的制作方法

1.本实用新型涉及锂电池生产领域，具体地说是涉及一种电芯堆叠装置。


背景技术：

2.锂电池生产过程中，有一道工序是将多片电芯堆叠至电芯模组壳体内以获得电芯模组。现有技术中，一般通过人工完成电芯堆叠处理，人工堆叠效率低下，且难以保证堆叠质量。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电芯堆叠装置，其具体技术方案如下：
4.一种电芯堆叠装置，包括翻转上料机构、涂胶机构及堆叠机构，其中：
5.翻转上料机构被配置为承载待堆叠的电芯；
6.涂胶机构被配置为对位于翻转上料机构上的电芯的上端面涂胶；
7.翻转上料机构还被配置为翻转涂胶后的电芯以使得电芯的上端面由水平状态转变为竖直状态，以及将翻转后的电芯堆叠至堆叠机构上；
8.堆叠机构被配置为将堆叠于堆叠机构上的若干电芯压紧至第一电芯壳体和第二电芯壳体内，其中，第一电芯壳体和第二电芯壳体承载于堆叠机构上，若干电芯堆叠在第一电芯壳体和第二电芯壳体之间。
9.通过翻转上料机构、涂胶机构及堆叠机构的配合，本实用新型能够将电芯自动堆叠至电芯模组壳体内并完成对堆叠好的电芯的压紧，以获得电芯模组。
10.在一些实施例中，电芯堆叠装置还包括机台，翻转上料机构、涂胶机构及堆叠机构设置在机台上，其中：机台上设置有自涂胶机构朝向堆叠机构延伸的第一导轨，翻转上料机构滑动连接在第一导轨上，翻转上料机构沿第一导轨在涂胶机构和堆叠机构之间来回移动；在翻转上料机构移动至涂胶机构处时，涂胶机构对位于翻转上料机构上的电芯的上端面涂胶，在翻转上料机构移动至堆叠机构时，翻转上料机构翻转涂胶后的电芯并将翻转后的电芯堆叠至堆叠机构上。
11.通过设置自涂胶机构朝向堆叠机构延伸的第一导轨，实现了翻转上料机构在涂胶工位和堆叠工位之间的位置切换，使得翻转上料机构能够将涂胶后的电芯高效地堆叠至堆叠机构上。并且，电芯的涂胶面与电芯模组壳体内侧或其他电芯的底面相贴，连接更加牢固。
12.在一些实施例中，翻转上料机构包括第一支架、翻转承载板、翻转驱动机构、升降驱动机构及料篮，其中：第一支架滑动连接在第一导轨上；翻转承载板可翻转地连接在第一支架上；料篮连接在翻转承载板上，料篮用于容置待堆叠的电芯；翻转驱动机构设置在第一支架上，翻转驱动机构的驱动端连接翻转承载板，翻转驱动机构用于驱动翻转承载板翻转以带动料篮内的电芯同步翻转；升降驱动机构设置在翻转承载板上，升降驱动机构的驱动
端连接料篮，在料篮完成翻转后，升降驱动机构驱动料篮下降以将料篮中的电芯堆叠至堆叠机构上。
13.提供了一种结构简单的翻转上料机构，通过翻转驱动机构的升降驱动机构配合驱动，该翻转上料机构能够实现对芯片的自动翻转并将翻转后的芯片堆叠至堆叠机构上。
14.在一些实施例中，堆叠机构包括第二支架、支撑板、第二导轨、夹紧机构及压紧机构，其中：第二支架连接在机台上；支撑板设置在第二支架上，支撑板用于堆叠电芯，支撑板上形成有沿第二导轨的延伸方向延伸的压紧通道；夹紧机构设置在支撑板的端部，夹紧机构被配置为实现对第一电芯壳体的夹紧固定；第二导轨沿第一导轨的延伸方向设置在第二支架上，第二导轨至少部分位于支撑板的下方；压紧机构滑动连接在第二导轨上，压紧机构被配置为实现对第二电芯壳体的夹紧固定，压紧机构沿第二导轨朝向夹紧机构滑动时，压紧机构进入至压紧通道内，从而带动第二电芯壳体及承载于支撑板上的电芯靠紧至夹紧在夹紧机构上的第一电芯壳体。
15.提供了一种结构简单的堆叠机构，通过支撑板、夹紧机构及压紧机构的配合，该堆叠机构能够实现对电芯及电芯壳体的承载，并将电芯压紧至第一电芯壳体和第二电芯壳体之间。
16.在一些实施例中，支撑板上设置有第三导轨，第三导轨平行于第二导轨设置，夹紧机构滑动连接在第三导轨上，夹紧机构沿第三导轨朝向压紧机构滑动以配合压紧机构实施对堆叠于支撑板上的电芯的压紧。
17.通过在支撑板上设置第三导轨并将夹紧机构滑动连接在第三导轨上，夹紧机构能够朝向压紧机构滑动，从而实现从相对的两侧同步压紧堆叠于支撑板上的电芯。
18.在一些实施例中，夹紧机构包括第一安装座、第一压块及第一夹紧气缸，其中：第一安装座连接在支撑板上，第一压块和第一夹紧气缸设置在第一安装座上，第一夹紧气缸用于将第一电芯壳体夹紧至第一压块上。压紧机构包括第二安装座、第二压块、升降气缸及第二夹紧气缸，其中：第二安装座滑动连接在第二导轨上，第二压块、升降气缸及第二夹紧气缸设置在第二安装座上，升降气缸用于驱动第二压块升降，升降气缸驱动第二压块上升至高位时，第二压块位于支撑板上方，升降气缸驱动第二压块下降至低位时，第二压块位于支撑下方，第二夹紧气缸用于将第二电芯壳体夹紧至第二压块上。
19.通过对夹紧机构和压紧机构进行设置，实现了对第一电芯壳体、第二电芯壳体的夹紧、固定。
20.在一些实施例中，电芯堆叠装置还包括第四导轨，第四导轨设置在机台上，第四导轨沿所第一导轨的延伸方向延伸，堆叠机构滑动连接在第四导轨上，堆叠机构沿第四导轨朝向翻转上料机构滑动以承接翻转上料机构堆叠的电芯。
21.通过在机台上设置第四导轨并将电芯堆叠装置滑动连接在第四导轨上，使得电芯堆叠装置能够朝向翻转上料机构滑动以承接翻转上料机构堆叠的电芯。
22.在一些实施例中，电芯堆叠装置还包括两组成对设置在堆叠机构两侧的第一电芯壳体规整机构，第一电芯壳体规整机构被配置为能够在一靠近堆叠机构的规整位置和一远离堆叠机构的避让位置之间来回移动。在第一电芯壳体规整机构移动至规整位置时，电芯堆叠装置沿第四导轨朝向翻转上料机构滑动时，第一电芯壳体规整机构与第一电芯壳体接触以实现对第一电芯壳体的规整。
23.通过设置第一电芯壳体规整机构，实现了对第一电芯壳体的规整，确保第一电芯壳体不会发生偏斜。
24.在一些实施例中，第二支架靠近涂胶机构的端部上设置有第二电芯壳体规整机构，第二电芯壳体规整机构位于支撑板下方。在第二压块下降至低位时，压紧机构沿第二导轨朝向夹紧机构滑动时，电芯壳体规整机构与第二电芯壳体接触以实现对第二电芯壳体的规整。
25.通过设置第二电芯壳体规整机构，实现了对第二电芯壳体的规整，确保第二电芯壳体不会发生偏斜。
26.在一些实施例中，电芯堆叠装置还包括上壳机构，上壳机构用于将第一电芯壳体和第二电芯壳体搬运至堆叠机构处。
27.通过设置上壳机构，实现了对第一电芯壳体和第二电芯壳体的自动转运，提高了装壳效率。
28.在一些实施例中，涂胶机构包括第三支架及设置在第三支架上的涂胶部和检测部，其中，涂胶部用于对位于翻转上料机构上的电芯的上端面涂胶，检测部用于检测涂胶是否合格。
29.提供了一种涂胶机构，通过涂胶部和检测部的配合，该涂胶机构实现了对电芯的自动涂胶及涂胶质量检测。
附图说明
30.图1为本实用新型提供的电芯堆叠装置的结构示意图；
31.图2为本实用新型中的翻转上料机构和堆叠机构的配合结构示意图；
32.图3为本实用新型中的翻转上料机构在第一个视角下的结构示意图；
33.图4为本实用新型中的翻转上料机构在第二个视角下的结构示意图；
34.图5为本实用新型中的翻转上料机构在第三个视角下的结构示意图；
35.图6为本实用新型在省去翻转上料机构后的堆叠机构的结构示意图；
36.图7为本实用新型中的堆叠机构的结构示意图；
37.图8为本实用新型中的涂胶机构的结构示意图；
38.图1至图8中包括：
39.翻转上料机构10，第一支架11、翻转承载板12、翻转驱动机构13、升降驱动机构14及料篮15；
40.堆叠机构20，第二支架21、支撑板22、第二导轨23、夹紧机构24、压紧机构25、压紧通道26、第三导轨27、第一安装座241、第一压块242、第二安装座251、第二压块252、升降气缸253；
41.涂胶机构30、第三支架31、涂胶部32、检测部33；
42.机台40；
43.第一导轨50；
44.第四导轨60；
45.上壳机构70；
46.第一电芯壳体规整机构80；
47.第二电芯壳体规整机构90；
48.电芯100。
具体实施方式
49.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
50.现有技术中，一般通过人工完成电芯堆叠处理，人工堆叠效率低下，且难以保证堆叠质量。
51.鉴于此，本实用新型提供了一种电芯堆叠装置，如图1所示，本实用新型提供的电芯堆叠装置至少包括翻转上料机构10、堆叠机构20及涂胶机构30，其中：
52.翻转上料机构10被配置为承载待堆叠的电芯。待堆叠的电芯可以是一片电芯，也可以是由预定数量的电芯经过预先叠合好的电芯组。
53.涂胶机构30被配置为对位于翻转上料机构10上的电芯的上端面涂胶。
54.翻转上料机构10还被配置为翻转涂胶后的电芯以使得电芯的上端面由水平状态转变为竖直状态，以及将翻转后的电芯堆叠至堆叠机构20上。如图1中所示的，待堆叠的电芯100已经完成翻转，其上端面呈竖直状态。
55.堆叠机构20被配置为将堆叠于堆叠机构20上的若干电芯压紧至第一电芯壳体和第二电芯壳体之间，其中，第一电芯壳体和第二电芯壳体承载于堆叠机构上，若干电芯被堆叠在第一电芯壳体和第二电芯壳体之间。
56.在一些实施例中，本实用新型的工作过程如下：
57.步骤一、将第一电芯壳体和第二电芯壳体上料、固定堆叠机构20上，并调整好第一电芯壳体和第二电芯壳体之间的距离。可选的，第一电芯壳体与第二电芯壳体中的至少一者的朝向电芯一面上已预先经过涂胶处理。
58.步骤二、将待堆叠的电芯装入至翻转上料机构10，此时，电芯的上端面呈水平状态。
59.步骤三、涂胶机构30对电芯的上端面实施涂胶并检测涂胶效果。
60.步骤四、翻转上料机构10带动涂胶后的电芯翻转90
°
，使得电芯的上端面切换为竖直状态。
61.步骤五、翻转上料机构10将翻转后的电芯堆叠至第一电芯壳体和第二电芯壳体之间。可选的，电芯的上端面(涂胶面)朝向第一电芯壳体。
62.重复执行步骤二至步骤五，直至完成预定数量的电芯的堆叠。堆叠过程中，每组电芯的上端面(涂胶面)的朝向均相同。如，均朝向第一电芯壳体。
63.步骤六、堆叠机构20带动第一电芯壳体和第二电芯壳体向中间靠拢，从而将所有电芯压紧在第一电芯壳体和第二电芯壳体之间。完成压合后，各电芯之间及电芯与电芯壳体之间粘接牢固。
64.可见，本实用新型的电芯堆叠装置能够将电芯自动堆叠至电芯壳体内并完成对堆叠好的电芯的压紧，以获得电芯模组。
65.可选的，如图1所示，本实用新型的电芯堆叠装置还包括机台40，翻转上料机构10、堆叠机构20、涂胶机构30均设置在机台40上，其中：机台40上设置有自涂胶机构30朝向堆叠
机构20延伸的第一导轨50，翻转上料机构10滑动安装在第一导轨50上，翻转上料机构10沿第一导轨50在涂胶机构30和堆叠机构20之间来回移动。当翻转上料机构10位于涂胶机构30处时，涂胶机构30对位于翻转上料机构10上的电芯的上端面涂胶并检测涂胶效果。而当翻转上料机构10移动至堆叠机构20时，翻转上料机构10带动涂胶后的电芯翻转，并将翻转后的电芯堆叠至堆叠机构20上。
66.如图2至图5所示，可选的，翻转上料机构10包括第一支架11，翻转承载板12、翻转驱动机构13、升降驱动机构14及料篮15。其中：
67.第一支架11滑动连接在第一导轨50上。可选的，第一支架11包括两块相对设置的支撑板，两块支撑板之间的间距大于堆叠机构20的宽度。
68.翻转承载板12可翻转地连接在第一支架11上。可选的，翻转承载板12的两端经转轴转动连接在第一支架11上。
69.料篮15连接在翻转承载板12上，料篮15用于容置待堆叠的电芯。
70.翻转驱动机构13设置在第一支架11上，翻转驱动机构13的驱动端连接翻转承载板12，翻转驱动机构13用于驱动翻转承载板12翻转以带动料篮15内的电芯100同步翻转。
71.升降驱动机构14设置在翻转承载板12上，升降驱动机构14的驱动端连接料篮15，在料篮15完成翻转后，升降驱动机构14驱动料篮15下降以将料篮15中的电芯100放置至堆叠机构20上。可选的，升降驱动机构14包括齿轮电机，料篮15的底部设置有与齿轮电机的齿轮相匹配的齿条，当料篮15的底部由水平状态翻转为竖直状态时，齿轮电机经齿轮、齿条驱动料篮15降低，此时料篮15的底部与承载板12在水平方向上大致投影重合；当料篮15的底部由竖直状态翻转为水平状态时，齿轮电机经齿轮、齿条驱动料篮15伸出于承载板12，此时料篮15的底部与承载板12在水平方向上只有较少的投影重合区域。
72.在一些实施例中，翻转上料机构10的翻转、上料过程如下：
73.涂胶机构30完成对电芯的上端面的涂胶及涂胶效果检测后，翻转上料机构10朝向堆叠机构20移动，直至料篮15位于堆叠机构20上方的预定位置处。
74.翻转驱动机构13驱动翻转承载板12翻转90
°
，料篮15内的电芯实现同步翻转。
75.升降驱动机构14驱动料篮15下降，从而使得料篮15内的经过翻转后的电芯能够被安全地放置至堆叠机构20上。
76.如图6和图7所示，可选的，堆叠机构20包括第二支架21、支撑板22、第二导轨23、夹紧机构24及压紧机构25，其中：
77.第二支架21通过第四导轨60连接在机台40上。
78.支撑板22设置在第二支架21上，支撑板22用于储存待堆叠的电芯，支撑板22上形成有沿平行于第二导轨23的延伸方向延伸的压紧通道26。
79.夹紧机构24设置在支撑板22的端部，夹紧机构24被配置为实现对第一电芯壳体的夹紧固定。
80.第二导轨23沿平行于第一导轨50的延伸方向设置在第二支架21上，第二导轨23部分位于支撑板22的下方。
81.压紧机构25滑动连接在第二导轨23上，压紧机构25被配置为实现对第二电芯壳体的夹紧固定，压紧机构25沿第二导轨23朝向夹紧机构24滑动时，压紧机构25进入至压紧通道26内。随着夹紧机构24的继续滑动，夹紧机构24最终带动第二电芯壳体及承载于支撑板
22上的电芯靠紧至夹紧在夹紧机构24上的第一电芯壳体。
82.在一些实施例中，堆叠机构20的工作过程如下：
83.压紧机构25沿第二导轨23移动至远离夹紧机构24的初始位置。如图7所示，可选的，压紧机构25处于初始位置时，压紧机构25位于压紧通道26的外侧。
84.接着，将第一电芯壳体上料至夹紧机构24上，夹紧机构24夹紧第一电芯壳体。将第二电芯壳体上料至压紧机构25上，压紧机构25夹紧第二电芯壳体。
85.待翻转上料机构10将预定数量的电芯堆叠至支撑板22上后，压紧机构25带动第二电芯壳体朝向第一电芯壳体移动，并最终带动承载于支撑板22上的电芯靠紧至第一电芯壳体。
86.可选的，支撑板22上设置有第三导轨27，第三导轨27的方向平行于第二导轨23，夹紧机构24滑动连接在第三导轨27上。在压紧机构25带动第二电芯壳体朝向第一电芯壳体移动前，夹紧机构24被与之相连的驱动装置(图中未示出)驱动，带动第一电芯壳体朝向第二电芯壳体方向沿第三导轨27移动并最终停留在第三导轨27的一端，在夹紧机构24停止移动后，驱动装置不再驱动夹紧机构24。第一安装座241还安装有两气缸，两气缸的安装位置位于第三导轨27内侧并分别靠近第三导轨27的两根导轨。两气缸的驱动端安装有固定移动轨迹的销轴，当夹紧机构24停止移动后，两气缸分别驱动两销轴竖直向下，伸出于第一安装座241。当压紧机构25带动第二电芯壳体朝向夹紧机构24移动时，第一电芯壳体、所有电芯、第二电芯壳体被不断压紧，夹紧机构24受到压力沿远离压紧机构25方向移动，在随后的某个时刻，两个销轴会分别与固定安装在支撑板22上的两个压力传感器相遇，使两压力传感器产生读数。当两压力传感器读数相近且接近某一预定值时，压紧装置25停止压紧并松开第二电芯壳体，随后反向移动、远离已完成压紧的电芯模组，同时夹紧装置24的两气缸收回销轴、松开第一电芯壳体，随后驱动装置使夹紧装置24远离已完成压紧的电芯模组。最后，搬运装置将已完成堆叠并压紧的电芯模组搬运至下一工位。
87.继续参考图7所示，可选的，夹紧机构24包括第一安装座241、第一压块242及第一夹紧气缸(未图示)，其中：第一安装座241连接在支撑板22上，第一压块242和第一夹紧气缸设置在第一安装座241上，第一夹紧气缸用于将第一电芯壳体夹紧至第一压块242上。
88.夹紧机构24对第一电芯壳体的夹紧过程如下：将第一电芯壳体上料至夹紧机构24，并使得第一电芯壳体贴靠于第一压块242朝向压紧机构25的侧壁上，紧接着，第一夹紧气缸动作以将第一电芯壳体夹紧固定在第一压块242上。
89.可选的，压紧机构25包括第二安装座251、第二压块252、升降气缸253及第二夹紧气缸(未图示)，其中：第二安装座251滑动连接在第二导轨23上，第二压块252、升降气缸253及第二夹紧气缸设置在第二安装座251上，升降气缸253用于驱动第二压块252升降，升降气缸253驱动第二压块252上升至高位时，第二压块252位于支撑板22的上方，升降气缸253驱动第二压块252下降至低位时，第二压块252不高于支撑板22。第二夹紧气缸用于将第二电芯壳体夹紧至第二压块252上。
90.压紧机构25对第二电芯壳体的夹紧过程如下：将第二电芯壳体上料至压紧机构25，并使得第二电芯壳体贴靠于第二压块252朝向夹紧机构24的侧壁上，紧接着，第二夹紧气缸动作以将第二电芯壳体夹紧固定在第二压块252上。
91.由于第二压块252在升降气缸253的驱动下能够实现在竖直方向上的升降，因此，
第二压块252能够实现对翻转上料机构10的避让。即：翻转上料机构10在实施电芯的翻转上料过程中，第二压块252下降至低位，从而使得第二压块252和第二电芯壳体均位于支撑板22下方。
92.如图1和图6所示的，可选的，本实用新型的电芯堆叠装置还包括第四导轨60，第四导轨60设置在机台40上，第四导轨60沿平行于第一导轨50的延伸方向延伸。堆叠机构20滑动连接在第四导轨60上，堆叠机构20沿第四导轨60朝向翻转上料机构10滑动以承接翻转上料机构10堆叠的电芯。即，当翻转上料机构10准备将电芯堆叠至堆叠机构20上时，堆叠机构20和翻转上料机构10能够同步向中间滑动、靠拢，从而使得翻转上料机构10能够将电芯更加快捷地移动到堆叠机构20的上方。可选地，堆叠机构20可预先移动至靠近涂胶机构30处并保持不动，以减少翻转上料机构10的搬运距离。
93.继续参考图7所示，可选的，本实用新型的电芯堆叠装置还包括成对设置在堆叠机构20两侧的第一电芯壳体规整机构80，第一电芯壳体规整机构80被配置为能够在一靠近堆叠机构20的规整位置和一远离堆叠机构20的避让位置之间来回移动以实现位置切换。
94.当需要实现对夹持在夹紧机构24上的第一电芯壳体规整时，第一电芯壳体规整机构80移动至规整位置，堆叠机构20沿第四导轨60朝向翻转上料机构10滑动，在此过程中，位于堆叠机构20两侧的第一电芯壳体规整机构80分别与第一电芯壳体的一个侧边缘接触，从而实现对第一电芯壳体的规整。
95.可选的，夹紧机构24上的用于夹紧第一电芯壳体的第一夹紧气缸为膜片气缸，当第一电芯壳体碰触到第一电芯壳体规整机构80时，膜片气缸放开第一电芯壳体，从而使得第一电芯壳体能够被第一电芯壳体规整机构80规整。完成规整后，膜片气缸重新夹紧第一电芯壳体。
96.结束对第一电芯壳体的规整后，第一电芯壳体规整机构80移动至避让位置，以实现对堆叠机构20及第一电芯壳体的避让。
97.可选的，第二支架21靠近压紧机构25的端部上设置有第二壳体规整机构90，第二壳体规整机构90位于支撑板22的下方。
98.当需要实现对夹持在压紧机构25上的第二电芯壳体规整时，首先，升降气缸253的驱动第二压块252下降至低位。接着，压紧机构25沿第二导轨23朝向夹紧机构24滑动，第二壳体规整机构90与第二电芯壳体接触，从而实现对第二电芯壳体的规整。可选的，第二壳体规整机构90也设置为两组，两组第二壳体规整机构90分别与第二电芯壳体的两个侧边缘接触以实现对第二电芯壳体的规整。
99.可选的，压紧机构25上的用于夹紧第二电芯壳体的第二夹紧气缸也为膜片气缸，当第二电芯壳体碰触到第二壳体规整机构90时，膜片气缸放开第二电芯壳体，从而使得第二电芯壳体能够被第二壳体规整机构90规整。完成规整后，膜片气缸重新夹紧第二电芯壳体。
100.结束对第二电芯壳体的规整后，升降气缸253驱动第二压块252上升至高位，此时，压紧机构25能够驱动第二电芯壳体继续朝向夹紧机构24移动。
101.可选的，第一壳体规整机构80和第二壳体规整机构90均包括至少两个沿竖直方向排布的弹簧柱塞。
102.可选的，如图1所示，本实用新型的电芯堆叠装置还包括上壳机构70，上壳机构70
用于将第一电芯壳体和第二电芯壳体搬运至堆叠机构20处。
103.可选的，如图8所示。涂胶机构30包括第三支架31及设置在第三支架31上的涂胶部32和检测部33，其中，涂胶部32用于对位于翻转上料机构10上的电芯的上端面涂胶，检测部33用于检测涂胶是否合格。可选的，涂胶部32包括涂胶挡板及位于涂胶挡板上方的点胶头，涂胶挡板上设置有与电芯的尺寸相匹配的涂胶窗口。当需要实施涂胶时，涂胶挡板和点胶头同步下降至涂胶位置，接着，涂胶挡板平移使得其上的窗口与电芯的上端面对齐，点胶头下降至窗口内以完成对电芯的上端面的涂胶。可选的，检测部33包括相机及光源，相机获取电芯的涂胶面图像以实现对涂胶效果的检测，光源则实现对涂胶面的补光。
104.上文对本实用新型进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本实用新型的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本实用新型的保护范围。本实用新型所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。