锂离子电池自动称重扫码设备的制作方法

本实用新型属于锂离子电池制造设备技术领域，更具体地说，涉及一种用于对锂离子电池进行称重扫码的设备。

背景技术：

锂离子软包电池在生产过程有着非常严格的要求，为了便于后续信息追溯，需要将电池在每个生产环节的信息都进行记录。每个电池的标签上都会有一个条形码，通过扫描该条形码可以获取电池的生产信息。目前对电池的条码及重量信息的记录多数是采用人工操作的方式实现的，工人将电池扫码、称重后经信息录入系统，以便于后续追溯。人工操作的方式不仅花费大量的人力，而且效率难以提高，不利于提升制程自动化。

为了提高效率，市场上出现了可以实现电池自动扫码称重的设备，如专利号为201620882196.6的中国实用新型专利公开了一种全自动称重扫码机，该自动称重扫码机包括工作台，工作台上设置有入料装置、搬运机械手、洗刷装置、称重扫码装置及出料装置，可以实现对电池称重、扫码的全自动化处理。但由于电池具有多种型号规格，目前的自动化设备不能很好地兼容不同规格的电池，尤其对于一些小批量生产的电池，现有设备很难投入生产。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种自动化程度高、操作简便、通用性好的锂离子电池自动称重扫码设备。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

锂离子电池自动称重扫码设备，包括：机柜，所述机柜上设置有电子秤、扫码组件及安装架；设置于所述机柜一侧的料盒上料组件，所述料盒上料组件包括放置料盒的料盒放置架；设置于所述机柜上的电池上料组件，所述电池上料组件位于电池移动路径上所述料盒上料组件之后、电子秤之前，所述电池上料组件包括上料台和料盒移动机构，所述料盒移动机构控制料盒在料盒上料组件的料盒放置架及上料台之间移动；电池移送组件，所述电池移动组件包括第一电池拾取机械手、第二电池拾取机械手、机械手滑架及滑架安装部，所述滑架安装部设置于所述安装架上，所述机械手滑架可左右移动地设置于所述滑架安装部上，所述第一电池拾取机械手和所述第二电池拾取机械手间隔设置于所述机械手滑架上，所述第一电池拾取机械手和所述第二电池拾取机械手之间的距离与所述上料台和所述电子秤之间的距离以及所述电子秤和下述下料台之间的距离相等；设置于所述安装架上的机械手高度调节机构，所述机械手高度调节机构可调节所述滑架安装部的高度；设置于所述机械手滑架上的机械手横向调节机构，所述机械手横向调节机构可调节所述第一电池拾取机械手和所述第二电池拾取机械手之间的距离；设置于所述机柜上的电池下料组件，所述电池下料组件位于电池移动路径上所述电子秤之后，所述电池下料组件包括下料台和料盒移动机构，所述料盒移动机构控制料盒在料盒放置架及下料台之间移动；设置于所述机柜一侧的料盒下料组件，所述料盒下料组件位于电池移动路径上所述电池下料组件之后，所述料盒下料组件包括放置料盒的料盒放置架。

更具体的，还包括气囊吸附机械手，所述气囊吸附机械手设置于所述滑架安装部上并位于所述上料台的上方，所述第一电池拾取机械手能够随所述机械手滑架移动至与所述气囊吸附机械手位置对应。

更具体的，还包括为气囊拨杆机构，所述气囊拨杆机构设置于所述滑架安装部上并位于所述下料台的上方，所述气囊拨杆机构包括与所述滑架安装部相固定的固定板以及设置于所述固定板上的拨杆，所述拨杆能够沿竖直方向上下移动以及能够沿前后方向移动。

更具体的，还包括位于所述电池下料组件之前的不良品收集组件，所述不良品收集组件包括皮带输送机、不良品收集盒及不良品抓取机械手。

更具体的，所述料盒上料组件包括料盒放置架、多个料盒搁板、料盒搁板升降驱动单元及驱动传动机构；所述料盒放置架内设置有沿竖直方向延伸的升降导轨，所述料盒搁板沿竖直方向间隔设置于所述料盒放置架内，所述料盒搁板升降驱动单元通过所述驱动传动机构控制所述料盒搁板沿所述升降导轨上下移动；所述料盒下料组件和所述料盒上料组件的结构相同。

更具体的，所述上料台可前后移动地设置于所述机柜的顶板上，所述料盒移动机构包括料盒推拉架、设置于所述料盒推拉架上的料盒连接部以及控制所述料盒推拉架左右移动的料盒移动驱动单元；所述电池下料组件的结构与所述电池上料组件的结构相同。

更具体的，所述安装架上设置有料盒缓冲块，所述料盒缓冲块与所述安装架之间设置有缓冲弹簧，所述料盒缓冲块的位置与所述上料台的位置对应。

更具体的，所述机械手高度调节机构包括伺服电机和丝杆，所述伺服电机设置于所述安装架上，所述丝杆由所述伺服电机驱动，所述滑架安装部与丝杆上的丝杆螺母相连。

更具体的，所述机械手横向调节机构为设置于所述机械手滑架上的电机或气缸，所述机械手横向调节机构与所述第一电池拾取机械手或第二电池拾取机械手相连。

更具体的，所述料盒搁板上设置有沿料盒移动方向设置的料盒导向杆，所述上料台和下料台上设置有位置对应的料盒导向杆。

由以上技术方案可知，本实用新型通过设置料盒上料组件、电池上料组件、电池移送组件、电池下料组件以及料盒下料组件，可以对料盒内的电池实现自动称重、扫码，并将完成称重扫码的电池装盒，极大地提高了称重扫码工序的效率，而且通过设置机械手高度调节机构和机械手横向调节机构，可根据不同型号电池的尺寸调节机械手作用于电池上的位置，保证电池的稳定运送，换型方便，通用性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的分解结构示意图；

图3为料盒上料组件的结构示意图；

图4为电池上料组件的结构示意图；

图5为电池移送组件的结构示意图；

图6为电池移送组件另一角度的结构示意图；

图7为电池下料组件的结构示意图；

图8为不良品收集机构的结构示意图；

图9为秤上电池定位机构的结构示意图。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述。如图1和图2所示，本实施例的锂离子电池自动称重扫码设备包括机柜1、料盒上料组件2、电池上料组件3、电池移送组件4、电子秤5、扫码组件6、电池下料组件7以及料盒下料组件8。为了便于说明，以电池运送的方向定义左右，料盒上料组件2所在的一侧为左，料盒下料组件8所在的一侧为右，与左右方向相垂直的水平方向为前后方向。

机柜1为电气柜，其内设置有控制器、电源等电气元件，同时也是其他组件的安装架，其他组件均设置于机柜1上。机柜1的左右两侧分别为料盒上料工位和料盒下料工位，料盒上料组件2及料盒下料组件8分别设置于机柜1的左右两侧。机柜1的顶板10上依次设置有电池上料组件3、电池移送组件4以及电池下料组件7，电子秤5和扫码组件6也设置于顶板10上，并位于电池上料组件3和电池下料组件7之间。机柜1的顶板10上还设置有用于安装电池移送组件4的安装架11。

图3为料盒上料组件2的结构示意图，如图3所示，料盒上料组件2包括料盒放置架2-1、料盒搁板2-2、料盒搁板升降驱动单元2-3以及驱动传动机构2-4。料盒放置架2-1至少包括底板2-1a、顶板2-1b以及连接底板2-1a和顶板2-1b的两块侧板2-1c，底板2-1a、顶板2-1b及侧板2-1c组成的口字形结构。在侧板2-1c上设置有升降导轨2-1d，料盒搁板2-2的两端设置于升降导轨2-1d上，料盒搁板2-2可沿升降导轨2-1d上下移动。本实施例在料盒放置架2-1内设置了4块沿竖直方向间隔布置的料盒搁板2-2，每块料盒搁板2-2上可以放置4个料盒。料盒搁板升降驱动单元2-3可为电机或气缸，本实施例的料盒搁板升降驱动单元2-3为设置于底板2-1a上的电机，料盒搁板升降驱动单元2-3通过驱动传动机构2-4与料盒搁板2-2相连，并驱动料盒搁板2-2沿升降导轨2-1d移动。本实施例的驱动传动机构2-4包括传动轴2-4a、第一传动带2-4b和第二传动带2-4c，传动轴2-4a设置于底板2-1a上，传动轴2-4a的两端设置有传动轮2-5，在料盒放置架2-1顶部也对应设置有传动轮2-5，两根第二传动带2-4c分别绕过传动轴2-4a两端的传动轮2-5以及料盒放置架2-1顶部的传动轮2-5，第二传动带2-4c同时与料盒搁板2-2相连。传动轴2-4a上还设置有驱动单元传动轮(未标号)，第一传动带2-4b绕过电机输出轴(或轴上的传动轮)和驱动单元传动轮，将电机输出的力传递给传动轴2-4a，传动轴2-4a转动时带动第二传动带2-4b移动。料盒搁板升降驱动单元2-3通过驱动传动机构2-4带动料盒搁板2-2上下移动。本实用新型的驱动传动机构为机械设计中常规的传动结构，电机与传动轴之间可以通过传动带传递动力，也可以通过联轴器或啮合齿轮或链条传递动力。此外，也可以采用气缸驱动料盒搁板移动。

电池上料组件3设置于机柜1的顶板10上，其位于料盒上料组件2的下一个工位。如图4所示，电池上料组件3包括上料台3-1、滑台移动驱动单元3-2、料盒吸盘3-3、料盒推拉架3-4以及料盒移动气缸3-5。本实施例的上料台3-1可前后移动地设置于顶板10上。上料台3-1设置于固定在顶板10上的滑轨3-6上，滑轨3-6沿前后方向延伸，上料台3-1在滑台移动驱动单元3-2的控制下沿滑轨3-6移动。料盒吸盘3-3、料盒推拉架3-4以及料盒移动气缸3-5构成料盒移动机构，料盒吸盘3-3设置于料盒推拉架3-4上，料盒推拉架3-4与料盒移动气缸3-5相连，在料盒移动气缸3-5的带动下，料盒推拉架3-4上的料盒吸盘3-3将料盒从料盒搁板2-2移动到上料台3-1上或将上料台3-1上的料盒移动至料盒搁板2-2上。料盒推拉架上的料盒吸盘也可替换为挂钩、卡爪等结构，只要可以起到连接料盒的作用即可，料盒移动气缸作为料盒移动驱动单元，也可采用电机等驱动元件。

为了提高效率，本实施例在顶板10上设置了两组电池上料组件，两个上料台3-1沿前后方向间隔设置，并分别由各自的滑台移动驱动单元控制。料盒推拉架3-4上对应设置了两组料盒吸盘3-3，可以一次从料盒搁板2-2上吸取两个料盒。在安装架11上还设置有料盒缓冲块3-7，料盒缓冲块3-7与安装架11之间设置有缓冲弹簧3-8，可以为料盒提供一个缓冲作用。上料台也可以固定于顶板上，则一个上料台对应料盒放置架上的一列料盒。

电池移送组件4设置于安装架11上。如图5和图6所示，电池移送组件4包括电池本体吸附机械手4-1、电池本体夹持机械手4-2、机械手滑架4-3以及滑架安装部4-4。电池本体吸附机械手4-1为第一电池拾取机械手，电池本体夹持机械手4-2为第二电池拾取机械手，第一、第二电池拾取机械手均设置于机械手滑架上。滑架安装部4-4设置于安装架11上，机械手滑架4-3可沿左右方向移动地设置于滑架安装部4-4上，机械手滑架4-3在滑架驱动单元4-5的控制下移动。本实施例的滑架驱动单元4-5为设置于滑架安装部4-4上的电机，电机通过传动组件带动机械手滑架4-3移动，本实施例的传动组件包括分别设置于机械手滑架4-3上及滑架安装部4-4上的传动轮(未标号)及绕过传动轮的传动带(未标号)，其中一个传动轮通过联轴器与电机的输出轴相连，电机工作时，通过传动轮和传动带带动机械手滑架4-3在滑架安装部4-4上移动。

电池本体吸附机械手4-1设置于机械手滑架4-3上，并可随机械手滑架4-3左右移动，从上料台3-1的上方移动至电子秤5的上方。电池本体吸附机械手4-1的吸盘可为固定结构或可上下移动地可动式结构，例如在气缸的控制下上下移动。电池本体夹持机械手4-2设置于机械手滑架4-3上，其位于电池运送路径上电池本体吸附机械手4-1之后。电池本体夹持机械手4-2用于将称重完毕的电池从电子秤5移动到下一个工位(下料台)。电池本体夹持机械手4-2的夹爪由手指气缸驱动，电池本体夹持机械手4-2的夹爪可为固定结构或可上下移动地可动式结构，例如在另一气缸的控制下可上下移动。

锂离子电池由气囊和电池本体两部分组成，由于气囊比较柔软，不适合直接吸附气囊来移动电池，而放在料盒中的电池通常都是气囊在上、电池本体在下的竖立放置。作为本实用新型的一个优选实施方式，本实施例设置了用于吸附气囊的气囊吸附机械手4-6，气囊吸附机械手4-6固定于滑架安装部4-4的一端，并位于上料台3-1的上方。电池本体吸附机械手4-1位于气囊吸附机械手4-6的外侧(或内侧)。在从料盒中拾取电池时，首先由气囊吸附机械手4-6上的吸盘吸住电池的气囊后，将电池提起，再由电池本体吸附机械手4-1吸住电池本体，然后气囊吸附机械手4-6的吸盘松开气囊，由电池本体吸附机械手4-1将电池从料盒中取出并运输到电子秤5上。

由于不同规格型号的电池具有不同的尺寸，根据生产经验可知，只有机械手(吸盘、夹爪)作用于电池中心位置的时候，电池的运送才最稳定。为了适应不同型号电池高度和宽度尺寸的变化，本实用新型还包括机械手高度调节机构90和机械手横向调节机构91。机械手高度调节机构90可使滑架安装部4-4整体升高或降低，从而使电池本体吸附机械手的吸盘及电池本体夹持机械手的夹爪可以始终位于电池高度的中心点位置。机械手横向调节机构91可使电池本体吸附机械手(或电池本体夹持机械手)左移或右移，从而调节电池本体吸附机械手和电池本体夹持机械手之间的距离，使电池本体吸附机械手的吸盘及电池本体夹持机械手的夹爪可以始终位于电池宽度的中心点位置。

机械手高度调节机构90设置于安装架11上，其包括伺服电机901和丝杆902(图7)，伺服电机901通过连接杆903与安装架11相连，丝杆902由伺服电机901驱动，滑架安装部4-4与丝杆902上的丝杆螺母相连，伺服电机901带动丝杆902旋转时，滑架安装部4-4跟随移动，从而调节滑架安装部4-4的高度。此外，伺服电机也可以用手轮代替(图2)。机械手横向调节机构91设置于机械手滑架4-3上，并与安装电池本体吸附机械手4-1(或电池本体夹持机械手)的安装板相连，通过机械手横向调节机构91可以调节电池本体吸附机械手4-1与电池本体夹持机械手4-2之间的距离。机械手横向调节机构可为气缸或电机。换型时，只需分别通过机械手高度调节机构90和机械手横向调节机构91调整滑架安装部4-4的高度以及电池本体吸附机械手4-1与电池本体夹持机械手4-2之间的距离即可保证机械手(吸盘、夹爪)都作用于电池的中心位置。

电池下料组件7设置于机柜1的顶板10上，位于安装架11之后。电池下料组件7的结构与电池上料组件3的结构相同，包括下料台7-1、滑台移动驱动单元、料盒吸盘、料盒推拉架以及料盒移动气缸(图7)。电池下料组件7各部分的连接关系可参照前面对电池上料组件的描述。

由于气囊是柔性的，电池被电池本体夹持机械手4-2放入位于下料台7-1上的料盒中后，气囊容易倾斜，从而可能会对下一个电池的放置造成阻挡。作为本实用新型的又一优选实施方式，本实施例在下料台7-1的上方设置了气囊拨杆机构70，气囊拨杆机构70通过固定板固定于滑架安装部4-4上，固定板的底部设置有拨杆(U形拨杆)，拨杆可沿竖直方向上下移动，拨杆并同时可沿前后方向移动，从而可将料盒内倾斜的气囊拨向一边。拨杆在竖直方向上的移动及前后方向上的移动分别由不同的气缸控制，如在固定板底部设置一控制拨杆上下移动的纵移气缸(三轴气缸)，同时在该纵移气缸的活塞杆上设置一控制拨杆前后移动的横移气缸(三轴气缸)，拨杆设置于横移气缸的活塞杆上。

料盒下料组件8设置于机柜1的右侧，位于电池下料组件7之后。料盒下料组件8的结构与料盒上料组件2的结构相同，此处不再赘述。

为了提高工艺的整体效率，本实施例还设置了不良品收集组件12，不良品收集组件12设置于机柜1的顶板10上，位于电池下料组件7之前、电子秤5之后。如图8所示，不良品收集组件包括皮带输送机12-1、不良品收集盒12-2及不良品抓取机械手12-3。皮带输送机12-1由电机驱动，称重不达标及扫码失败的电池被放置在皮带输送机12-1的输送带上，由皮带输送机12-1送往不良品收集盒12-2，并由不良品抓取机械手12-3将输送带出料端的电池拾起并放入不良品收集盒12-2中。

下面对本实用新型的工作过程作进一步的说明：

人工将满载电池的料盒放到料盒上料组件2的料盒搁板2-2上，同时将空的料盒放到料盒下料组件8的料盒搁板上；

料盒上料组件2的料盒搁板升降驱动单元2-3带动第一层料盒搁板2-2移动至与上料台3-1位于同一高度，滑台移动驱动单元3-2驱动上料台3-1移动至与待输送的料盒位置对齐，料盒移动气缸3-5控制料盒推拉架3-4向靠近料盒搁板2-2的方向移动，移动到位时，料盒吸盘3-3吸住料盒的侧壁，料盒移动气缸3-5控制料盒推拉架3-4复位，将料盒从料盒搁板2-2上拉至上料台3-1上；

电池移送组件4的气囊吸附机械手4-6吸住料盒内一个电池的气囊并提起后，电池本体吸附机械手4-1吸住该电池的电池本体，气囊吸附机械手4-6松开气囊，电池本体吸附机械手4-1将电池移动至电子秤5的托盘上，电子秤5对位于其上的电池进行称重，位于电子秤5旁侧的扫码组件6扫描电池标签上的条码，电池条码及重量信息被输入到电脑系统中进行记录；电池本体吸附机械手4-1依次将料盒内的电池送至电子秤5处进行称重扫描，当料盒中所有电池都称重扫码完毕后，料盒移动气缸3-5控制料盒推拉架3-4向左伸出，将料盒推回料盒搁板2-2上，滑台移动驱动单元3-2控制上料台3-1移动至下一个料盒位置，将下一个料盒移动至上料台3-1上，气囊吸附机械手4-6和电池本体吸附机械手4-1将电池移动到电子秤5上，重复进行称量、扫码电池的过程；

电池本体吸附机械手4-1在移动的同时，与其一起安装在机械手滑架4-3上的电池本体夹持机械手4-2也一起同步移动，由于电池本体吸附机械手4-1与电池本体夹持机械手4-2之间的距离与上料台3-1与电子秤5之间的距离以及电子秤5与下料台7-1之间的距离相等，因此，当电池本体吸附机械手4-1移动至上料台3-1拾取电池时，电池本体夹持机械手4-2正好位于电子秤5所在位置，可以拾取电子秤5上的电池；当电池本体吸附机械手4-1将电池运送至电子秤5上时，电池本体夹持机械手4-2则将电子秤5上的电池移动至下料台7-1上；

电池本体夹持机械手4-2将称重完毕的电池放入下料台7-1上的料盒中；

当下料台7-1上的料盒装满电池后，电池下料组件7的料盒吸盘吸住料盒的侧壁，料盒移动气缸控制料盒推拉架将料盒推出至料盒下料组件8的料盒搁板上，然后再将另一个空料盒移动至下料台7-1上；

当料盒上料组件2的一层料盒搁板上的料盒中的电池全部完成称重扫码后，料盒搁板升降驱动单元2-3带动第二层料盒搁板2-2移动至与上料台3-1位于同一高度，重复前面的步骤，对下一层的电池进行称重扫码，直至所有电池都完成称重扫码；

同样的，当料盒下料组件8一层料盒搁板已放满料盒后，料盒搁板升降驱动单元带动第二层料盒搁板移动至与下料台7-1位于同一高度，将料盒搁板上空料盒装满电池后，放回料盒搁板上。

为了保证料盒放置位置的一致性，在料盒搁板2-2上还设置有料盒导向杆a和限位档板b(图3)，限位挡板b位于料盒挡板2-2的后部，用于对被放入的料盒进行限位，防止料盒掉出料盒搁板2-2。料盒导向杆a沿料盒移动的方向设置，可以在料盒放入时进行导向。上料台3-1和下料台7-1上也设置有位置对应的料盒导向杆a(图4)，同时也设置有限位挡板b。上料台3-1、下料台7-1及料盒搁板2-2上的料盒导向杆相互对齐，料盒导向杆可以为料盒在上(下)料台与料盒搁板之间的移动提供导向。

为了提高扫码成功率，在电子秤5旁还设置有秤上电池定位机构13，秤上电池定位机构13包括安装于支架13-1上的双轴气缸13-2以及与双轴气缸13-2的活塞杆相连的推板13-3，双轴气缸13-2动作时可通过推板13-3对电子秤5上的电池进行定位。为了防止电池定位过程中被过推，电子秤的托盘上还设置有定位板。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的范围之中。