一种自适应居中堆叠设备的制作方法

1.本发明涉及新能源电池制造技术领域，尤其是指一种自适应居中堆叠设备。


背景技术：

2.目前，新能源动力电池行业高速发展，新能源动力电池使用也涉及社会各方面，例如汽车动力电池方面。动力电池作为一种新能源，使用清洁，利用效率高，也是一种理想的零排放、无污染的清洁新型能源。
3.在动力电池的制造工艺中，堆叠动作作为模组成型过程重要的环节，电芯堆叠过程中，通常将电芯自动上料排序，将电芯通过治具固定，随之输送到皮带线上，通过模组机械手旋转方式识别电芯的方向，再将电芯置于载具上实行二次定位装夹，如此循环，将电芯堆叠完成。现有的这种堆叠方式工序繁琐，结构复杂，重复定位精度不够，皮带，轴承损耗严重，成本过高，维护不易等。
4.并且，现有的堆叠工艺，主要方式为单侧堆叠结合固定堆叠台，即模组电芯始终在固定不动基准面上，沿着一个方向进行堆叠，堆叠完成后利用抓手对其进行移载，该堆叠方式使用小模组、单一配方模组实现相关工艺；基于目前业内已涌现出大、长模组，原有堆叠方式实现精度差、需要节拍长，往往达不到堆叠精度要求以及理论节拍要求。
5.因此，设计一种电芯堆叠机构，能够实现简单化的结构设计，对电芯定位精度高，堆叠效率高，这是目前急需解决的技术问题


技术实现要素：

6.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中电芯堆叠存在的堆叠进度差、需要二次定位堆叠、且堆叠技术不适用与长模组的情况，提供一种自适应居中堆叠设备，设置自适应基准堆叠机构确定电芯堆叠的基准面，配合居中定位机构将电芯从两侧实现居中堆叠，在提高电芯堆叠精度的同时，适用于长模组的电芯堆叠，不因堆叠平台的更改而影响堆叠精度。
7.为解决上述技术问题，本发明提供了一种自适应居中堆叠设备，包括：
8.机台；
9.堆叠托盘，设置在机台上，用于放置电芯，在所述堆叠托盘的侧面设置有基准定位销；
10.自适应基准堆叠机构，设置在堆叠托盘的一侧，包括自适应基准调节组件和电芯堆叠组件；所述自适应调节组件包括基准板和基准板驱动源，所述基准板驱动源带动基准板抵在堆叠托盘的基准定位销上，在所述堆叠托盘的一侧形成堆叠基准面；所述电芯堆叠组件包括向堆叠托盘方向延伸设置的堆叠压块和堆叠臂，所述堆叠压块推动电芯，将电芯抵压在堆叠托盘和堆叠基准面上，在所述堆叠臂能够在堆叠托盘中推动电芯；
11.居中定位机构，与所述自适应基准堆叠机构对应设置在堆叠托盘的另一侧，包括能够插入到堆叠托盘中的居中定位板和压紧组件，所述压紧组件将居中定位板压紧固定在
堆叠托盘中，所述堆叠臂推动电芯抵压在居中定位板上。
12.在本发明的一个实施例中，所述自适应调节组件还包括基准板锁紧组件，所述基准板锁紧组件包括能够卡接在基准板上限制基准板移动的卡接块以及带动所述卡接块向靠近或远离基准板方向移动的卡接块驱动源，当所述基准板抵接在所述堆叠托盘的一侧形成堆叠基准面时，所述卡接块驱动源推动卡接块抵压在基准板上。
13.在本发明的一个实施例中，所述自适应调节组件还包括电芯上料检测组件，所述电芯上料检测组件设置在所述堆叠基准面上用于检测电芯是否放置在堆叠托盘中。
14.在本发明的一个实施例中，所述堆叠压块包括顶面压块和侧面压块；
15.所述顶面压块设置在堆叠托盘的上方，从堆叠托盘的上方将电芯抵压在所述堆叠托盘上，所述顶面压块与电芯的接触面设置有滚轮；
16.所述侧面压块设置在堆叠托盘的侧面与所述堆叠基准面对应设置，从堆叠托盘的侧面将电芯抵压在堆叠基准面上，所述侧面压块与电芯的接触面设置有摆动的接触块，所述接触块能够参照堆叠基准面摆动推动电芯，调整电芯角度，使电芯整面贴敷到堆叠基准面上。
17.在本发明的一个实施例中，所述电芯堆叠组件还包括带动堆叠臂沿堆叠托盘延伸方向移动的堆叠臂驱动源，所述堆叠臂对称设置，所述堆叠臂的两侧均能推动电芯，在堆叠臂与电芯的接触面设置有多个电芯抵接块。
18.在本发明的一个实施例中，所述自适应基准堆叠机构还包括安装架和滑动设置在安装架上的安装板，所述自适应基准调节组件和电芯堆叠组件均设置在所述安装板上，在所述安装架上设置有安装板滑轨和齿条，在所述安装板上设置有与所述齿条啮合的安装板驱动源。
19.在本发明的一个实施例中，还包括设置在所述机台上位于所述堆叠托盘下方的传输机构，通过所述传输机构实现堆叠托盘在生产线上的衔接和运输。
20.在本发明的一个实施例中，所述堆叠托盘的下方还设置有顶升机构，所述顶升机构能够将堆叠托盘从传输机构中顶起，使托盘与传输机构分离，所述顶升机构包括顶升驱动源、同步升降器、顶升板、顶升定位销和顶升传感器，所述顶升驱动源通过同步升降器控制同步带动顶升板从堆叠托盘下方将堆叠托盘顶起，所述顶升定位销插入到堆叠托盘的定位孔中。
21.在本发明的一个实施例中，所述居中定位板利用视觉组件和机械手臂放入到堆叠托盘正中心位置，所述居中定位机构还包括能够带动压紧组件移动的避位组件。
22.在本发明的一个实施例中，所述机台上设置有两组平行的堆叠托盘和自适应基准堆叠机构，以所述居中定位机构为轴，两组堆叠托盘和自适应基准堆叠机构对称设置在其两侧，所述压紧组件向两侧延伸，同步将两组将堆叠托盘中的居中定位板压紧固定在堆叠托盘中。
23.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
24.本发明所述的自适应居中堆叠设备，设置自适应基准堆叠机构，根据堆叠托盘的放置位置，通过自适应调节组件在堆叠托盘的一侧形成堆叠基准面，通过电芯堆叠组件推动电芯，将电芯抵压在堆叠托盘和堆叠基准面上，将多个电芯沿该堆叠基准面、及堆叠托盘底面的延伸方向进行并排堆叠时，从电芯的高度方向和宽度方向进行限制，能够提高多个
电芯之间的堆叠精度，保证堆叠后的电芯重合，不存在堆叠误差；
25.设置居中定位机构，与自适应基准堆叠机构对应设置在堆叠托盘的另一侧，通过在堆叠托盘中设置居中定位板，确定多个电芯沿长度方向堆叠的基准面与该居中定位板的方向一致，并且设置居中定位机构能够从堆叠托盘的两侧向堆叠托盘中堆叠电芯，一方面提高了电芯堆叠的效率，另一方面适用于长模组电芯的堆叠。
附图说明
26.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
27.图1是本发明的自适应居中堆叠设备的整体结构示意图；
28.图2是本发明的堆叠托盘的结构示意图；
29.图3是本发明的自适应基准堆叠机构的结构示意图；
30.图4是本发明的自适应调节组件的结构示意图；
31.图5是本发明的电芯堆叠组件的结构示意图；
32.图6是本发明的堆叠压块的结构示意图；
33.图7是本发明的堆叠臂的结构示意图；
34.图8是本发明的居中定位机构的结构示意图；
35.图9是本发明的传输机构的结构示意图；
36.图10是本发明的顶升机构的结构示意图。
37.说明书附图标记说明：1、机台；2、堆叠托盘；21、载台；22、托盘底板；23、托盘侧板；24、基准定位销；3、自适用基准堆叠机构；31、安装架；32、安装板；33、自适应基准调节组件；331、基准板；332、基准板驱动源；333、堆叠基准面；334、基准板锁紧组件；335、电芯上料检测组件；34、电芯堆叠组件；341、堆叠压块；3411、顶面压块；3412、侧面压块；3413、顶面压块驱动源；3414、滚轮；3415侧面压块驱动源；3416、接触块；342、堆叠臂；3421、电芯抵接块；343、堆叠臂驱动源；35、安装板滑轨；36、齿条；37、安装板驱动源；4、居中定位机构；41、居中定位板；42、压紧组件；421、压紧块；422、压紧块驱动源；43、避位组件；5、传输机构；51、传送带；6、顶升机构；61、顶升驱动源；62、同步升降器；63、顶升板；64、顶升定位销；65、顶升传感器。
具体实施方式
38.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
39.参照图1所示，本发明的一种自适应居中堆叠设备，包括：
40.机台1，在所述机台1上设置有：
41.堆叠托盘2，用于放置电芯；
42.自适应基准堆叠机构3，设置在堆叠托盘2的一侧，根据堆叠托盘2的放置位置，形成供电芯堆叠的堆叠基准面333，并将电芯抵接在堆叠基准面333和堆叠托盘2上，将多个电芯沿该堆叠基准面333、及堆叠托盘2底面的延伸方向进行并排堆叠，从电芯的高度方向和宽度方向进行位置限制，能够提高多个电芯之间的堆叠精度，保证堆叠后的电芯重合，不存
在堆叠误差；
43.居中定位机构4，与所述自适应基准堆叠机构3对应设置在堆叠托盘2的另一侧，与自适应基准堆叠机构3配合，确定多个电芯沿长度方向堆叠的基准面，从电芯堆叠后的长度方向进行位置限制，并且设置居中定位机构4能够从堆叠托盘2的两侧向堆叠托盘2中心位置堆叠电芯，一方面提高了电芯堆叠的效率，另一方面适用于长模组电芯的堆叠；
44.传输机构5，设置在所述堆叠托盘2下方用于承载堆叠托盘2，通过所述传输机构5实现堆叠托盘2在生产线上的衔接和运输；
45.顶升机构6，设置传输机构5之间，所述顶升机构6能够将堆叠托盘2从传输机构5中顶起，使堆叠托盘2与传输机构5分离。
46.本实施例中，为了进一步提高自适应居中堆叠设备的工作效率，所述机台1上设置有两组平行的堆叠托盘2和自适应基准堆叠机构3，以所述居中定位机构4为轴，两组堆叠托盘2和自适应基准堆叠机构3对称设置在其两侧，所述居中定位机构4向两侧延伸，分别与两侧的堆叠托盘2和自适应基准堆叠机构3配合，同步完成两组堆叠托盘2上电芯的居中堆叠动作；
47.本实施例中，所述机台1下方设置有支脚和万向轮，通过万向轮能够实现机台的快速搬运，在机台1的使用过程中，将万向轮抬起，用支脚支撑机台1，保证机台1工作时的稳定性。
48.参照图2所示，所述堆叠托盘2的下方设置有用于承载堆叠托盘2的载台21，所述载台21能够放置在传输机构5上，在所述载台21下方还设置有与顶升机构6配合的定位孔，所述堆叠托盘2包括用于承载电芯的托盘底板22和设置托盘底板22两侧用于从侧面抵压电芯的托盘侧板23，所述托盘侧板23和托盘底板22配合构成电芯放置凹槽，所述托盘侧板23滑动设置在托盘底板22的两侧，能够根据电芯的数量调整堆叠托盘2的长度，在所述托盘底板22的中间位置设置有与自适应基准堆叠机构3配合的的基准定位销24。
49.参照图3所示，所述自适应基准堆叠机构3包括安装架31、滑动设置在安装架31上的安装板32、设置在安装板32上的自适应基准调节组件33和电芯堆叠组件34，在所述安装架31上设置有安装板滑轨35和齿条36，在所述安装板32上设置有与所述齿条36啮合的安装板驱动源37，所述安装板驱动源37沿与之啮合的齿条36转动，带动安装板32沿安装板滑轨35水平滑动，从而调节自适应基准调节组件33和电芯堆叠组件34相对于堆叠托盘2的位置，适用于在堆叠托盘2的不同位置堆叠电芯。
50.参照图4所示，所述自适应调节组件33包括基准板331和基准板驱动源332，所述基准板驱动源332设置在所述安装架31上，所述基准板驱动源332带动基准板331向靠近或远离堆叠托盘2的方向移动，所述基准板驱动源332带动基准板331抵在堆叠托盘2的基准定位销24上，此时基准板331相对于堆叠托盘2的位置固定，因此在所述堆叠托盘2的一侧形成堆叠基准面333，所述堆叠基准面333即为基准板331抵接在堆叠托盘2上的抵接面；
51.所述自适应调节组件33还包括基准板锁紧组件334，所述基准板锁紧组件334也设置在安装架31上，所述基准板锁紧组件334设置在所述基准板331的下方，所述基准板锁紧组件334包括能够卡接在基准板331上限制基准板331移动的卡接块以及带动所述卡接块向靠近或远离基准板方向移动的卡接块驱动源，当所述基准板331抵接在所述堆叠托盘2的一侧形成堆叠基准面333时，所述卡接块驱动源推动卡接块抵压在基准板331上；
52.所述自适应调节组件33还包括电芯上料检测组件335，所述电芯上料检测组件335设置在所述堆叠基准面333上用于检测电芯是否放置在堆叠托盘2中，包括配合设置红外发射传感器和红外接收传感器，当红外发射传感器和红外接收传感器被遮挡时，表示在所述堆叠托盘2中放置有电芯。
53.参照图5所示，所述电芯堆叠组件34包括向堆叠托盘方向延伸设置的堆叠压块341和堆叠臂342，所述堆叠压块341推动电芯，所述堆叠压块342从电芯的侧面向堆叠基准面333的方向推动电芯、从电芯的顶面向堆叠托盘2的方向推动电芯，从而将电芯抵压在堆叠托盘2和堆叠基准面333上，以堆叠托盘2和堆叠基准面333两面为定位面，将多个堆叠设置的电芯位置固定堆叠在同一条直线上，通过所述堆叠臂342能够在堆叠托盘2中推动电芯，将多个电芯堆叠在一起。
54.参照图6所示，所述堆叠压块341包括顶面压块3411和侧面压块3412；
55.所述顶面压块3411设置在堆叠托盘2的上方，由顶面压块驱动源3413带动向堆叠托盘2的方向移动，从堆叠托盘2的上方将电芯抵压在所述堆叠托盘2上，所述顶面压块3411与电芯的接触面设置有滚轮3414，在堆叠臂342推动电芯的过程时，需要保持顶面压块3411持续向电芯施加压力，为了避免电芯推动的过程中划伤，设置滚轮3414将顶面压块3411与电芯之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，既能保持顶面压块3411持续向电芯施加压力，又能防止划伤电芯；
56.所述侧面压块3412设置在堆叠托盘2的侧面与所述堆叠基准面333对应设置，由侧面压块驱动源3415带动向堆叠基准面333的方向移动，从堆叠托盘2的侧面将电芯抵压在堆叠基准面333上，所述侧面压块3412与电芯的接触面设置有摆动的接触块3416，所述接触块3416通过枢轴活动铰接在侧面压块3412上，所述接触块3416能够参照堆叠基准面333摆动推动电芯，调整电芯角度，使电芯整面贴敷到堆叠基准面333上。
57.参照图7所示，所述电芯堆叠组件34还包括带动堆叠臂342沿堆叠托盘2延伸方向移动的堆叠臂驱动源343，本实施例中，设置有两组堆叠臂驱动源343，两组堆叠臂驱动源343分别设置在堆叠臂342的两侧，所述堆叠臂342对称设置，两组堆叠臂驱动源343带动堆叠臂342向两侧移动，使所述堆叠臂342的两侧均能推动电芯完成电芯堆叠动作，配合本实施例中的居中定位机构4，能够从居中定位机构4的两侧进行电芯堆叠，在堆叠臂342与电芯的接触面设置有多个电芯抵接块3421，通过多个电芯抵接块3421增大与电芯的接触面积，从而提高电芯堆叠的稳定性。
58.参照图8所示，所述居中定位机构4包括能够插入到堆叠托盘2中的居中定位板41和压紧组件42，所述压紧组件42包括压紧块421和压紧块驱动源422，所述压紧块驱动源422带动压紧块421向居中定位板41的方向施加压力，从而通过所述压紧组件42将居中定位板41压紧固定在堆叠托盘2中，所述堆叠臂342推动电芯抵压在居中定位板41上，所述居中定位板41作为在堆叠托盘2中最基础的基准板，后续堆叠的电芯均以该基准板的朝向向两侧延伸，因此所述居中定位板41的位置及其重要，需要保证居中定位板41相对堆叠托盘2的延伸方向绝对垂直，这样才能保证多个堆叠的居中定位板41均在堆叠托盘2中，因此所述居中定位板41利用视觉组件和机械手臂放入到堆叠托盘2正中心且相对于堆叠托盘2延伸方向垂直的位置；
59.具体地，所述居中定位机构4还包括能够带动压紧组件42移动的避位组件43，在放
置居中定位板41前，需要将居中定位板41上方的位置让开，从何不会影响视觉组件和机械手臂的工作，因此设置避位组件43能够带动压紧组件42移动，所述避位组件43首先带动压紧组件42避让放置居中定位板41的位置，在居中定位板41放置完成后，避位组件43带动压紧组件42移动到居中定位板41的上方，通过压紧组件42对居中定位板41的位置压紧固定。
60.参照图9所示，本实施例的所述传输机构5为两条平行设置的传送带51，所述载台的两端搭接到所述传送带51上，在两条传送带51之间留有空隙，所述顶升机构6设置在所述空隙中；
61.具体地，本实施例的机台1上设置有两组堆叠托盘2，因此对应设置有两组传输机构5，两组传输机构5的传送带51由同一驱动源带动传送。
62.参照图10所示，所述顶升机构6包括顶升驱动源61、同步升降器62、顶升板63、顶升定位销64和顶升传感器65，本实施例中设置有多个顶升驱动源65，多个所述顶升驱动源65通过同步升降器62控制同步带动顶升板63从堆叠托盘2下方将堆叠托盘2顶起，所述顶升定位销64插入到堆叠托盘2的定位孔中，在顶升的过程中实现对堆叠托盘2的位置进行定位，所述顶升传感器65能够检测顶升机构6上方是否有堆叠托盘2，当检测到有堆叠托盘2后，整个顶升机构6开始动作。
63.具体地，本实施例中的自适应居中堆叠设备的工作过程为：
64.首先，通过传输机构5与上一道工序的传输线进行对接，将空的堆叠托盘2运载到顶升机构6的上方，通过顶升机构6将堆叠托盘2顶起，使堆叠托盘2与传输机构5分离；
65.然后，自适应基准堆叠机构3中的自适应基准调节组件33开始动作，自适应基准调节组件33中的基准板驱动源332带动基准板331抵在堆叠托盘2的基准定位销24上，在所述堆叠托盘2的一侧形成堆叠基准面333，基准板锁紧组件334将基准板331的位置锁紧固定；
66.确定好堆叠基准面333后，通过利用视觉组件以及机器人手臂完成在堆叠托盘2中完成居中定位板41的插接和定位，通过居中定位机构3中的压紧组件42将居中定位板41压紧固定在堆叠托盘2中；
67.确定好居中定位板41后，通过电芯堆叠组件34中的堆叠压块341推动电芯，将电芯抵压在堆叠托盘2和堆叠基准面333上，通过电芯堆叠组件34中的堆叠臂342推动电芯抵压在居中定位板41上，完成电芯的堆叠动作；
68.最后，在堆叠托盘2中堆叠满电芯后，顶升机构6再次动作，将堆叠托盘2放置到传输机构5上，通过传输机构5将堆叠满电芯的堆叠托盘2传输到下一道工序中。
69.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。