电芯入壳装置的制作方法

1.本发明属于锂离子电池技术领域，更具体地说，是涉及一种电芯入壳装置。


背景技术：

2.现有技术中，vda(verband der automobilindustrie，德国汽车工业联合会)标准模组的模组外壳一般包括u型下壳201和盖合于u型下壳201上的上壳202，如图5所示，电芯和泡棉堆叠后放入u型下壳201内，然后再将上壳202通过激光焊接等方式连接至u型下壳201上，从而将堆叠后的电芯及泡棉堆叠体装入模组外壳内。比如，以355vda模组为例，355vda模组由电芯、泡棉、铝壳、汇流排、端板等组成，电芯和泡棉堆叠完成后，先自动装入u型铝壳即u型下壳201内，随后再在u型壳上方激光焊接一块铝盖板即上壳202。这种组装形式，由于需要使用焊接工艺连接u型下壳201与上壳202，焊接时易出现因受热不均导致壳体200发生变形，模组不良率提高，且焊接连接稳定性不高，外壳连接后存在相互脱离的安全风险。
3.近年来，市场上出现了一类两端开口的空心柱状壳体200，如图6所示，组装时，将堆叠好的电芯及泡棉堆叠体插入柱状壳体200内即可，壳体200一体成型制作无需焊接连接，故而能够有效解决上述因焊接而导致的各个问题。然而，一般情况下，堆叠体的体积与壳体200体积相当，堆叠体装入柱状壳体200操作难度大，不易上线自动化作业，往往只能通过手工入壳，作业费时费力，效率难以提升。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的在于提供一种电芯入壳装置，以解决现有技术中的堆叠电芯本体装入柱状壳体存在入壳难度大、入壳效率低的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电芯入壳装置，包括：
6.夹持机构，包括第一夹板和第二夹板，第一夹板和第二夹板相对间隔设置且能沿与电芯本体入壳方向相垂直的方向相向或背向移动；
7.夹紧机构，与第一夹板和/或第二夹板相连并用于驱动第一夹板和第二夹板相互靠近或远离，从而使第一夹板和第二夹板夹紧或者松开置于第一夹板和第二夹板之间的电芯本体；
8.入壳驱动机构，与夹持机构驱动连接，入壳驱动机构驱动夹持机构沿电芯本体入壳方向做往复直线运动，从而将电芯本体插入壳体内，或者将所述第一夹板和所述第二夹板从壳体内拔出。
9.通过采用上述的技术方案，设置第一夹板和第二夹板夹持电芯本体，能够适当缩小电芯本体的宽度尺寸，从而使电芯本体能够在被第一夹板和第二夹板夹持的情况下装入壳体内。这样，电芯本体在入壳过程中不会受到壳体的阻碍，电芯本体入壳顺畅，且入壳操作简单，能够实现自动化操作，从而提高生产效率。
10.可选地，夹持机构还包括第一夹持件、第二夹持件和连接背板，连接背板垂直电芯
本体的入壳方向设置，第一夹持件和第二夹持件分别设置于连接背板相对的两端部，第一夹持件能够将第一夹板夹持固定于连接背板的一端，第二夹持件能够将第二夹持件夹持固定于连接背板的另一端，入壳驱动机构的驱动端与连接背板相连。
11.通过采用上述的技术方案，设置第一夹持件和第二夹持件用于将第一夹板和第二夹板固定连接至连接背板，夹紧机构在夹紧第一夹板、电芯本体和第二夹板后，第一夹持件和第二夹持件再对应夹紧第一夹板和第二夹板，从而将第一夹板和第二夹板连接至连接背板，如此，入壳驱动机构只需要驱动连接背板移动便可同步驱动第一夹板和第二夹板同步移动，从而完成电芯本体的入壳以及第一夹板和第二夹板的拔出操作，结构简单，组装快捷方便。
12.可选地，第一夹持件和第二夹持件均为夹持气缸。
13.通过采用上述的技术方案，使用夹持气缸将第一夹板和第二夹板连接固定于连接背板，采购夹持气缸整体安装于连接背板即可，拆装方便，且夹持气缸易于获得，维修及替换成本较低，利于成本管控。
14.可选地，入壳驱动机构包括支撑底板和入壳驱动件，支撑底板设置于连接背板的下方并与连接背板滑动连接，入壳驱动件安装于支撑底板上且驱动轴与电芯本体的入壳方向相平行，入壳驱动件的驱动轴形成入壳驱动机构的驱动端并与连接背板相连。
15.通过采用上述的技术方案，入壳驱动机构整体结构简单，且通过入壳驱动件的驱动轴直接与连接背板相连，使用时，启动入壳驱动件动作即可，操作简单，实用性强。
16.可选地，支撑底板沿电芯本体入壳方向的长度大于或等于电芯本体的长度，且支撑底板朝向夹紧机构的端部与连接背板之间的最大间隔距离小于电芯本体的长度。
17.通过采用上述的技术方案，支撑底板在为电芯本体提供良好支撑的前提下，避免支撑底板长度设置过长与壳体发生干涉而妨碍电芯本体的正常入壳，确保电芯本体顺畅入壳。
18.可选地，夹紧机构包括设置于第一夹板远离第二夹板一侧的第一机械手和设置于第二夹板远离第一夹板一侧的第二机械手，第一机械手和第二机械手能够沿与电芯本体入壳方向相垂直的方向相向或者背向移动，从而使第一夹板和第二夹板夹紧或者松开置于第一夹板和第二夹板之间的电芯本体。
19.通过采用上述的技术方案，第一机械手和第二机械手作用夹紧机构的驱动端，用于驱动第一夹板和第二夹板相互靠近或彼此远离，从而控制夹紧或松开电芯本体，第一机械手和第二机械手单独控制运行，夹紧及松开操作可操控性强，且控制精准度高，控制难度相抵较低，实操性强。
20.可选地，夹紧机构包括多个第一机械手和多个第二机械手，多个第一机械手沿第一夹板的长度方向依序排布，多个第二机械手沿第二夹板的长度方向依序排布。
21.通过采用上述的技术方案，设置多个第一机械手和多个第二机械手沿电芯本体的入壳方向依序夹持，当电芯本体开始入壳后，沿入壳方向陆续将对应的第一机械手和第二机械手撤离，避免第一机械手和第二机械手干涉电芯本体的正常入壳，且能够保证电芯本体始终处于被第一夹板和第二夹板夹紧的状态下入壳，为入壳的顺畅性提供保障。
22.可选地，夹紧机构包括两个第一机械手和两个第二机械手，两个第一机械手分别靠近第一夹板相对的两端部设置，两个第二机械手分别靠近第二夹板相对的两端部设置。
入壳驱动机构；31-支撑底板；32-入壳驱动件；321-驱动轴；40-第三机械手；50-第四机械手；100-电芯本体；200-壳体；201-u型下壳；202-上壳。
具体实施方式
40.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1～4及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
41.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
42.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“顶”、“底”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的限制。
43.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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.如图1～4所示，本发明的一实施例提供了一种电芯入壳装置，用于辅助电芯本体100装入空心柱状壳体200，其中，电芯本体100适用但不仅限于由多个片状电芯与泡棉堆叠形成的电芯叠层体。
45.具体地，如图1、图2和图4所示，该电芯入壳装置包括夹持机构10、夹紧机构20和入壳驱动机构30，其中，夹持机构10包括第一夹板11和第二夹板12，第一夹板11和第二夹板12相对间隔设置且能沿与电芯本体100入壳方向相垂直的方向相向或背向移动，电芯主体100入壳方向如图2中箭头f所示。夹紧机构20的驱动端与第一夹板11和/或第二夹板12相连并用于驱动第一夹板11和第二夹板12相互靠近或远离，从而使第一夹板11和第二夹板12夹紧或者松开置于第一夹板11和第二夹板12之间的电芯本体100；在本实施例中，第一夹板11和第二夹板12分别夹持电芯本体100宽度方向上的来两侧部，由于电芯本体100是由片状电芯及泡棉堆叠形成电芯叠层体，如此，第一夹板11和第二夹板12夹紧电芯本体100时，电芯本体100宽度尺寸能够缩小至第一夹板11、电芯本体100及第二夹板12的整体宽度小于壳体200的开口宽度，此时，第一夹板11和第二夹板12便可夹持电芯本体100入壳。入壳驱动机构30与夹持机构10驱动连接，入壳驱动机构驱动夹持机构10沿电芯本体100入壳方向做往复直线运动，从而将电芯本体100插入壳体200内，或者将第一夹板11和第二夹板12从壳体200内拔出，具体地，在第一夹板11和第二夹板12夹紧电芯本体100时，驱动夹持机构10朝壳体200移动并将电芯本体100插入壳体200内，如图2所示，在第一夹板11和第二夹板12松开电芯本体100时驱动夹持机构10远离壳体200移动并将第一夹板11和第二夹板12从壳体200内拔出，如图4所示。
46.本发明实施例提供的电芯入壳装置，使用时，将电芯本体100置于第一夹板11和第二夹板12之前，夹紧机构20驱动第一夹板11和第二夹板12相互靠近并夹紧电芯本体100，随
后入壳驱动机构30驱动夹持机构10朝壳体200移动并将第一夹板11、第二夹板12连同电芯本体100一起装入壳体200内，随后夹紧机构20驱动第一夹板11和第二夹板12背向移动并松开夹持的电芯本体100，入壳驱动机构30再将第一夹板11和第二夹板12从壳体200内拔出；如此，设置第一夹板11和第二夹板12夹持并适当缩小电芯本体100的宽度，从而使电芯本体100能够在被第一夹板11和第二夹板12夹持的情况下装入壳体200内。这样，电芯本体100在入壳过程中不会受到壳体200的阻碍，电芯本体100入壳顺畅，入壳操作简单，能够实现自动化操作，提高生产效率。
47.进一步地，在本实施例中，第一夹板11和第二夹板12的尺寸与电芯本体100的尺寸相同，如此，当第一夹板11和第二夹板12夹持电芯本体100时，第一夹板11和第二夹板12分别覆盖电芯本体100相对的两侧部，如此，第一夹板11和第二夹板12还能起到保护电芯本体100的作用，避免壳体200尖角部位划伤电芯本体100，电芯本体100入壳后第一夹板11和第二夹板12拔离壳体200，不会影响电芯本体100的封装。
48.在本发明的另一实施例中，如图1和图2所示，夹持机构10还包括第一夹持件13、第二夹持件14和连接背板15，连接背板15垂直电芯本体100的入壳方向设置，第一夹持件13和第二夹持件14分别设置于连接背板15相对的两端部，第一夹持件13能够将第一夹板11夹持固定于连接背板15的一端，第二夹持件14能够将第二夹持件14夹持固定于连接背板15的另一端，入壳驱动机构30的驱动端与连接背板15相连。设置第一夹持件13和第二夹持件14用于将第一夹板11和第二夹板12固定连接至连接背板15，夹紧机构20在夹紧第一夹板11、电芯本体100和第二夹板12后，第一夹持件13和第二夹持件14再对应夹紧第一夹板11和第二夹板12，从而将第一夹板11和第二夹板12连接至连接背板15，如此，使用时，入壳驱动机构30只需要驱动连接背板15移动便可同步驱动第一夹板11和第二夹板12同步移动，从而完成电芯本体100的入壳以及第一夹板11和第二夹板12的拔出操作，结构简单，组装快捷方便。
49.在本发明的另一实施例中，如图1和图2所示，第一夹持件13和第二夹持件14均为夹持气缸，如此，使用夹持气缸将第一夹板11和第二夹板12连接固定于连接背板15，采购夹持气缸整体安装于连接背板15即可，拆装方便，且夹持气缸易于获得，维修及替换成本较低，利于成本管控。
50.在本发明的另一实施例中，如图1和图2所示，入壳驱动机构30包括支撑底板31和入壳驱动件32，支撑底板31设置于连接背板15的下方并与连接背板15滑动连接，入壳驱动件32安装于支撑底板31上且驱动轴321与电芯本体100的入壳方向相平行，入壳驱动件32的驱动轴321形成入壳驱动机构30的驱动端并与连接背板15相连，以驱动连接背板15沿电芯本体100的入壳方向做往复直线运动，从而带动第一夹持件13和第二夹持件14沿电芯本体100的入壳方向做往复直线运动。如此，入壳驱动机构30整体结构简单，且通过入壳驱动件32的驱动轴直接与连接背板15相连，使用时，启动入壳驱动件动作即可，操作简单，实用性强。
51.进一步地，在本实施例中，如图1和图2所示，连接背板15背离第一夹持件13/第二夹持件14的侧部还连接有背板连接板16和背板支撑靠板17，连接背板15垂直固接于背板连接板16上，背板连接板16通过滑动连接结构与支撑底板31滑动连接，背板支撑靠板17抵靠在连接背板15与背板支撑靠板17之间的转角位置，以提高连接背板15与背板连接板16的连接稳定性。更进一步地，在本实施例中，背板连接板16与支撑底板31相接处的位置设置有滑
动连接结构(图未示)，以确保连接背板15在入壳驱动件32的驱动下能够相对支撑底板31做往复直线运动。其中，滑动连接结构包括连接滑槽和能够适配插接至连接滑槽内的连接滑块，连接滑槽开设于支撑底板31上且平行电芯本体100的入壳方向延伸，连接滑块凸设于背板连接板16正对连接滑槽的位置处。
52.在本发明的另一实施例中，如图1和图2所示，支撑底板31沿电芯本体100入壳方向的长度大于或等于电芯本体100的长度，支撑底板31能够对电芯本体100起到很好的支撑作用，且支撑底板31朝向夹紧机构20的端部与连接背板15之间的最大间隔距离小于电芯本体100的长度，避免支撑底板31长与壳体200发生干涉而妨碍电芯本体100的正常入壳，确保电芯本体100顺畅入壳。
53.在本发明的另一实施例中，如图1和图2所示，夹紧机构20包括设置于第一夹板11远离第二夹板12一侧的第一机械手21和设置于第二夹板12远离第一夹板11一侧的第二机械手22，第一机械手21和第二机械手22能够沿与电芯本体100入壳方向相垂直的方向相向或者背向移动，从而使第一夹板11和第二夹板12夹紧或者松开置于第一夹板11和第二夹板12之间的电芯本体100。在本实施例中，第一机械手21和第二机械手22作用夹紧机构20的驱动端，用于驱动第一夹板11和第二夹板12相互靠近或彼此远离，从而控制夹紧或松开电芯本体100，第一机械手21和第二机械手22单独控制运行，夹紧及松开操作可操控性强，且控制精准度高，控制难度相抵较低，实操性强。
54.具体地，在本实施例中，第一机械手21和第二机械手22夹紧第一夹板11、电芯本体100和第二夹板12后，第一夹持件13和第二夹持件14再对应加持第一夹板11和第二夹板12，从而确保电芯本体100能够夹紧于第一夹板11和第二夹板12之间。
55.在本发明的另一实施例中，夹紧机构20包括多个第一机械手21和多个第二机械手22，多个第一机械手21沿第一夹板11的长度方向依序排布，多个第二机械手22沿第二夹板12的长度方向依序排布。设置多个第一机械手21和多个第二机械手22沿电芯本体100的入壳方向依序夹持，当电芯本体100开始入壳后，沿入壳方向陆续将对应的第一机械手21和第二机械手22撤离，避免第一机械手21和第二机械手22干涉电芯本体100的正常入壳，且能够保证电芯本体始终处于被第一夹板11和第二夹板12夹紧的状态下入壳，为入壳的顺畅性提供保障。
56.在本发明的另一实施例中，如图2和图3所示，夹紧机构20包括两个第一机械手21和两个第二机械手22，两个第一机械手21分别靠近第一夹板11相对的两端部设置，两个第二机械手22分别靠近第二夹板12相对的两端部设置。在本实施例中，由于电芯本体100的长度尺寸相对较小，设置两第一机械手21和两第二机械手22即可满足使用要求，有助于简化操控，降低成本。
57.在本发明的另一实施例中，如图1、图3和图4所示，电芯入壳装置还包括第三机械手40，第三机械手40用于配合第一夹板11和第二夹板12夹持电芯本体100。具体地，第三机械手40用于夹取夹持有电芯本体100的第一夹板11和第二夹板12，第三机械手40与第一夹板11相接触的夹爪具有供第一机械手21的夹爪适配穿入的间隙，第三机械手40与第二夹板12相接触的夹爪具有供第二机械手22的夹爪适配穿入的间隙。使用时，将电芯本体100放入第一夹板11和第二夹板12之间后，驱动第三机械手40夹持第一夹板11和第二夹板12，将其移动至靠近连接背板15，待第一夹持件13和第二夹持件14夹紧第一夹板11和第二夹板12，
驱动第一机械手21和第二机械手22移动并使其夹爪对应插入第三机械手40的夹爪间隙之间，第一机械手21和第二机械手22夹紧第一夹板11和第二夹板12后，撤离第三机械手40。如此，通过第三机械手40能够实现夹持有电芯本体100的第一夹板11和第二夹板12的位置和角度调整，电芯本体100的放置位置及角度无需固定，使用灵活性提高。
58.在本发明的另一实施例中，上述的第一夹板11和第二夹板12均为绝缘夹板，避免在夹持电芯主体100时对电芯主体100的电性产生影响，保电芯本体100在入壳过程中性能不发生变化。
59.在本发明的另一实施例中，如图1、图3和图4所示，电芯入壳装置还包括第四机械手50，第四机械手50用于夹持壳体200沿电芯本体100入壳方向朝向电芯本体100移动。入壳过程中，电芯本体100移动同时，第四机械手50抓取并移动壳体200同时，调整壳体200的角度，使其开口沿入壳方向正对电芯本体100，壳体200同步沿过入壳方向朝电芯本体100移动，两者相向移动，从而能够加快电芯本体100的入壳速度，提高入壳效率。
60.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。