一种多工位转盘式电芯自动盒装机的制作方法

本实用新型涉及电芯盒装技术领域，尤其是涉及一种多工位转盘式电芯自动盒装机。

背景技术：

电芯盒装工序是模组制造过程中的瓶颈工序，它既要保证盒装时电芯2的极耳7高度一致性，还要求较高的生产效率，电芯盒装的其中一种结构图如图1所示，两个电芯2上下叠放后组装成盒装成品1，上电芯、隔热垫6、下电芯依次由上至下安装于散热板5内，且上电芯的正极和下电芯的正极相对，上电芯的负极和下电芯的负极相对，电芯2本身有电芯二维码3，盒装二维码4在最后喷码，便于追溯电芯信息。目前，一般利用机器人完成这项工序，但是由于机器人只能进行单件操作，即当前盒装完成后，才可以进行下一个操作，物料等待时间较长，生产效率低(30s/个)，且缺少实时检测环节。

此外，使用机器人完成此工序，投入成本较大，维护复杂。生产过程中如遇意外停机，需要较长时间调整机器人才可以继续生产，严重降低生产的稳定性。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多工位转盘式电芯自动盒装机，具有生产效率高、装配精度高、便于数据追溯等优点。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多工位转盘式电芯自动盒装机包括：

工作转台，沿圆周顺序设有散热板上料工位、散热板涂胶工位、第一电芯上料工位、电芯涂胶工位、隔热垫上料工位、隔热垫涂胶工位、第二电芯上料工位和成品下料工位，所述第一电芯上料工位和第二电芯上料工位对称设置；

设于散热板上料工位处的散热板上料机构，向散热板上料工位上输送散热板；

设于散热板涂胶工位处的散热板涂胶组件，对散热板涂胶工位上的散热板进行涂胶；

架设在第一电芯上料工位和第二电芯上料工位上方的电芯上料机构，分别向第一电芯上料工位和第二电芯上料工位上放置电芯；

设于电芯涂胶工位处的电芯涂胶组件，对电芯涂胶工位上的电芯进行涂胶；

设于隔热垫上料工位处的隔热垫上料机构，向隔热垫上料工位上输送隔热垫；

设于隔热垫涂胶工位处的隔热垫涂胶组件，对隔热垫涂胶工位上的隔热垫进行涂胶；

设于成品下料工位处的成品下料机构，将盒装成品从成品下料工位上取下；

设于第一电芯上料工位外侧的电芯翻转机构，向电芯上料机构输送经过翻转的电芯；

设于电芯翻转机构一侧的电芯传送机构，向电芯翻转机构传送电芯。

还包括设于第一电芯上料工位处的前向图像检测器和设于第二电芯上料工位处的后向图像检测器。

所述散热板涂胶工位与第一电芯上料工位之间、电芯涂胶工位与隔热垫上料工位之间、隔热垫涂胶工位与第二电芯上料工位之间均设有一吹风工位，每个吹风工位上均设有吹风组件。

所述散热板上料机构包括散热板滑道、散热板抓取组件、散热板待上料位、散热板上料顶板和散热板上料推动机，所述散热板待上料位的出口朝向散热板上料工位，所述散热板上料顶板设于散热板待上料位内，并连接散热板上料推动机，所述散热板滑道设于散热板待上料位的一侧，所述散热板抓取组件设于散热板待上料位与散热板滑道之间。

所述散热板滑道上设有用于检测不同型号散热板的防错传感器。

所述电芯上料机构包括电芯上料水平伸缩组件、电芯上料上下伸缩组件和电芯上料吸盘，所述电芯上料水平伸缩组件架设在第一电芯上料工位和第二电芯上料工位上方，所述电芯上料上下伸缩组件设于电芯上料水平伸缩组件上，电芯上料水平伸缩组件驱动电芯上料上下伸缩组件在电芯翻转机构、第一电芯上料工位和第二电芯上料工位之间移动，所述电芯上料吸盘设于电芯上料上下伸缩组件上，电芯上料上下伸缩组件驱动电芯上料吸盘上下运动。

所述电芯翻转机构包括电芯翻转抓取组件、中空的翻转夹紧盘、翻转机、上顶支撑组件和电芯待上料位，所述电芯翻转抓取组件设有两个沿电芯传送方向前后设置的电芯翻转吸盘，所述翻转夹紧盘和电芯待上料位沿电芯传送方向前后设置，所述翻转机连接翻转夹紧盘，所述上顶支撑组件设于翻转夹紧盘的下方。

所述电芯传送机构包括设于电芯翻转机构一侧的电芯上料传送带，以及设于电芯上料传送带上的读码器。

所述隔热垫上料机构包括隔热垫叠放架切换机、隔热垫叠放架、顶伸上料组件和隔热垫抓取组件，隔热垫堆叠在隔热垫叠放架内，所述隔热垫叠放架切换机推动隔热垫叠放架至顶伸上料组件处，所述顶伸上料组件上顶隔热垫叠放架内的隔热垫，所述隔热垫抓取组件抓取隔热垫叠放架内最顶层的隔热垫至隔热垫上料工位上。

所述成品下料机构包括成品下料抓取组件、成品下料传送带和喷码机，所述成品下料传送带设于成品下料工位一侧，所述成品下料抓取组件设于成品下料工位与成品下料传送带之间，所述喷码机设于成品下料传送带上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、生产效率高：采用转盘式设计，工作转台实现多工位操作，电芯上料机构、散热板上料机构、隔热垫上料机构实现电芯、散热板、隔热垫多物料自动上料，整机自动化程度高，生产效率高(18s/个)，劳动强度低。

2、装配精度高：采用前向图像检测器和后向图像检测器对电芯进行放置位置的测量，进而实现电芯上料机构放置电芯位置的补偿，保证盒装内电芯的极耳高度一致性，保证盒装精度，提高盒装质量。

3、在涂胶后设置吹风工位，大大降低涂胶后的冷却时间间隔，提高盒装效率。

4、散热板上料机构设置多滑道结构的散热板滑道，可提供不同型号的散热板，适用于不同类型的盒装，实用性强。

5、滑道上设有防错传感器，用以检测不同类型的散热板，防止因物料错误发生停机，影响生产。

6、盒装过程中的第一电芯上料工位和第二电芯上料工位的上料都由电芯上料机构实现，第一电芯上料工位和第二电芯上料工位对称设置，整机结构紧凑，布局合理，性价比高。

7、设计电芯翻转机构，由翻转夹紧盘进行不同的电芯翻转，适用于不同的盒装形式，盒装多样性好。

8、隔热垫上料机构采用隔热垫叠放架切换机切换隔热垫叠放架、顶伸上料组价顶伸隔热垫、隔热垫抓取组件抓取隔热垫的形式，隔热垫叠放架可同时提供多个隔热垫，空的隔热垫叠放架在不停机的条件下进行填料，准备下一次切换。

9、便于数据追溯：电芯上料时通过读码器进行读码，得到电芯二维码的信息，盒装成品下料时将对应电芯二维码的盒装二维码喷印于盒装表面，实现信息一一保存与记录。

10、操作简便，各个工位上下承接，又相对独立，若发生意外停机，可迅速复位。

附图说明

图1为一种盒装成品的结构示意图；

其中，(1a)为盒装成品结构的正视图，(1b)为盒装成品结构的俯视图；

图2为本实用新型自动盒装机的简化示意图；

图3为本实用新型自动盒装机的整体结构示意图；

图4为散热板上料机构的结构示意图；

图5为电芯翻转机构的结构示意图；

图6为隔热垫上料机构的结构示意图；

图7为成品下料机构的结构示意图。

图中：A、散热板上料工位，B、散热板涂胶工位，C、散热板吹风工位，D、第一电芯上料工位，E、电芯涂胶工位，F、电芯吹风工位，G、隔热垫上料工位，H、隔热垫涂胶工位，I、隔热垫吹风工位，J、第二电芯上料工位，K、成品下料工位，1、盒装成品，2、电芯，3、电芯二维码，4、盒装二维码，5、散热板，6、隔热垫，7、极耳，8、工作转台，9、散热板上料机构，901、散热板滑道，902、散热板抓取组件，903、散热板待上料位，904、散热板上料顶板，905、散热板上料推动机，906、散热板机械手，10、散热板涂胶组件，11、电芯上料机构，111、电芯上料水平伸缩组件，112、电芯上料上下伸缩组件，113、电芯上料吸盘，12、电芯涂胶组件，13、隔热垫上料机构，131、隔热垫叠放架切换机，132、隔热垫叠放架，133、顶伸上料组件，134、隔热垫抓取组件，135、丝杠，136、托板，137、托板导柱，138、隔热垫上料吸盘，139、隔热垫上下伸缩气缸，14、隔热垫涂胶组件，15、成品下料机构，151、成品下料抓取组件，152、成品下料传送带，153、喷码机，154、成品下料气爪，155、气爪气缸，156、回转气缸，157、成品下料上下伸缩气缸，158、成品下料气缸杆，159、气缸杆导轨，16、电芯翻转机构，161、电芯翻转抓取组件，162、翻转夹紧盘，163、翻转机，164、上顶支撑组件，165、电芯待上料位，166、电芯翻转吸盘，167、电芯翻转水平伸缩气缸，168、电芯翻转上下伸缩气缸，17、电芯传送机构，171、电芯上料传送带，172、读码器，18、前向图像检测器，19、后向图像检测器，20、散热板吹风组件，21、电芯吹风组件，22、隔热垫吹风组件，23、盒装盘，24、载盘，25、支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图2和图3所示，一种多工位转盘式电芯自动盒装机包括工作转台8，工作转台8上沿圆周顺序设有11个工位，11个工位分别为：散热板上料工位A、散热板涂胶工位B、散热板吹风工位C、第一电芯上料工位D、电芯涂胶工位E、电芯吹风工位F、隔热垫上料工位G、隔热垫涂胶工位H、隔热垫吹风工位I、第二电芯上料工位J和成品下料工位K，第一电芯上料工位D和第二电芯上料工位J对称设置，且工作转台8上均布有12个盒装盘23，工作转台8的平行水平面以步进的方式转动，使得盒装盘23依次经过11个工位，在散热板上料工位A处设有散热板上料机构9，向散热板上料工位A上输送散热板5，在散热板涂胶工位B处设有散热板涂胶组件10，对散热板涂胶工位B上的散热板5进行涂胶，在散热板吹风工位C处设有散热板吹风组件20，对散热板吹风工位C上涂胶的散热板5进行吹风，在第一电芯上料工位D和第二电芯上料工位J上方通过支架25架设有电芯上料机构11，分别向第一电芯上料工位D和第二电芯上料工位J上放置电芯2，在电芯涂胶工位E处设有电芯涂胶组件12，对电芯涂胶工位E上的电芯2进行涂胶，在电芯吹风工位F处设有电芯吹风组件21，对电芯吹风工位F上涂胶的电芯2进行吹风，在隔热垫上料工位G处设有隔热垫上料机构13，向隔热垫上料工位G上输送隔热垫6，在隔热垫涂胶工位H处设有隔热垫涂胶组件14，对隔热垫涂胶工位H上的隔热垫6进行涂胶，在隔热垫吹风工位I处设有隔热垫吹风组件22，对隔热垫吹风工位I上涂胶的隔热垫6进行吹风，在成品下料工位K处设有成品下料机构15，将盒装成品1从成品下料工位K上取下，在第一电芯上料工位D外侧通过支架25架设有电芯翻转机构16，向电芯上料机构11输送经过翻转的电芯2，在电芯翻转机构16一侧设有电芯传送机构17，向电芯翻转机构16传送电芯2。

为了增加电芯上料机构11放置电芯2位置的精度，在第一电芯上料工位D处设置前向图像检测器18，电芯上料机构11根据前向图像检测器18检测的图像信息调节第一电芯上料工位D上放置电芯2的位置，同时在第二电芯上料工位J处的后向图像检测器19，电芯上料机构11根据后向图像检测器19检测的图像信息调节第二电芯上料工位J上放置电芯2的位置。前向图像检测器18和后向图像检测器19均采用CCD(Charge-coupled Device)图像传感器系统。

如图4所示，散热板上料机构9包括散热板滑道901、散热板抓取组件902、散热板待上料位903、散热板上料顶板904和散热板上料推动机905，散热板待上料位903的出口朝向散热板上料工位A，散热板上料顶板904设于散热板待上料位903内，并连接散热板上料推动机905，散热板滑道901设于散热板待上料位903的一侧，散热板抓取组件902设于散热板待上料位903与散热板滑道901之间，散热板抓取组件902抓取散热板滑道901上不同型号的散热板5，并将散热板5放置到散热板待上料位903，散热板上料推动机905推动散热板上料顶板904，使得散热板5从散热板待上料位903进入到散热板上料工位A的盒装盘23内，其中，散热板抓取组件902可采用伺服电机驱动散热板机械手906的结构，散热板滑道901由多排滑道并列组成，可减少人工上料频率，伺服电机驱动散热板机械手906到指定的滑道内抓取散热板5，每列滑道可对应提供一种型号大小的散热板5，且散热板滑道901上设有防错传感器，防错传感器使用光电反射式传感器安装在不同高度以检测不同类型的散热板5，防止因物料错误发生停机，影响生产。

如图3所示，电芯上料机构11包括电芯上料水平伸缩组件111、电芯上料上下伸缩组件112和电芯上料吸盘113，电芯上料水平伸缩组件111架设在第一电芯上料工位D和第二电芯上料工位J上方的支架25上，电芯上料上下伸缩组件112设于电芯上料水平伸缩组件111上，电芯上料水平伸缩组件111驱动电芯上料上下伸缩组件112在电芯翻转机构16、第一电芯上料工位D和第二电芯上料工位J之间移动，电芯上料吸盘113设于电芯上料上下伸缩组件112上，电芯上料上下伸缩组件112驱动电芯上料吸盘113上下运动，电芯上料吸盘113抓取来自电芯翻转机构16的电芯2并在第一电芯上料工位D或第二电芯上料工位J上放置，电芯上料机构11的放置顺序根据盒装成品1的内部结构来设计。

如图5所示，电芯翻转机构16包括电芯翻转抓取组件161、中空的翻转夹紧盘162、翻转机163、上顶支撑组件164和电芯待上料位165，电芯翻转抓取组件161设有两个沿电芯2传送方向前后设置的电芯翻转吸盘166，翻转夹紧盘162和电芯待上料位165沿电芯2传送方向前后设置，翻转机163连接翻转夹紧盘162，上顶支撑组件164设于翻转夹紧盘162的下方，电芯翻转抓取组件161同时驱动两个电芯翻转吸盘166，一个电芯翻转吸盘166抓取翻转盘上的电芯2后放入电芯待上料位165，电芯上料机构11抓取电芯待上料位165上翻转后的电芯2，另一个电芯翻转吸盘166抓取电芯传送机构17上的电芯2后放入翻转夹紧盘162，翻转夹紧盘162侧边夹紧电芯2的边缘，翻转机163驱动翻转夹紧盘162的翻转，上顶支撑组件164在翻转时收缩，在翻转结束后上顶并托住翻转夹紧盘162上的电芯2，其中，电芯翻转抓取组件161包括两个电芯翻转吸盘166、一个电芯翻转水平伸缩气缸167和两个电芯翻转上下伸缩气缸168，每个电芯翻转上下伸缩气缸168对应驱动一个电芯翻转吸盘166上下运动，电芯翻转水平伸缩气缸167设于支架25上，并驱动两个电芯翻转上下伸缩气缸168运动，设置的两个电芯翻转上下伸缩气缸168可实现并行动作，简化控制程序，提高效率，即电芯翻转机构16的双工位设置有利于进一步提高生产效率，同时上顶支撑组件164包括上顶支撑气缸和设于上顶支撑气缸上的底板，底板用于托住翻转夹紧盘162上的电芯2。

如图3所示，电芯传送机构17包括设于电芯翻转机构16一侧的电芯上料传送带171，以及设于电芯上料传送带171上的读码器172，读码器172读取电芯2上的电芯二维码3并保存。电芯2放置在载盘24上后，电芯上料传送带171运输载盘24。

如图6所示，隔热垫上料机构13包括隔热垫叠放架切换机131、隔热垫叠放架132、顶伸上料组件133和隔热垫抓取组件134，隔热垫6堆叠在隔热垫叠放架132内形成隔热垫6垛，隔热垫叠放架切换机131推动隔热垫叠放架132至顶伸上料组件133处，顶伸上料组件133上顶隔热垫叠放架132内的隔热垫6，隔热垫抓取组件134抓取隔热垫叠放架132内最顶层的隔热垫6至隔热垫上料工位G上，其中，隔热垫叠放架132包括两个直立的托板导柱137以及套设在两个托板导柱137上的托板136，托板136托住隔热垫6，顶伸上料组件133采用电机驱动丝杆的形式，隔热垫抓取组件134包括依次连接的隔热垫6水平伸缩气缸、隔热垫上下伸缩气缸139和隔热垫上料吸盘138，丝杠135上顶托板136的时候，使得隔热垫6移动到合适的高度，等待隔热垫上料吸盘138的抓取。

如图7所示，成品下料机构15包括成品下料抓取组件151、成品下料传送带152和喷码机153，成品下料传送带152设于成品下料工位K一侧，成品下料抓取组件151设于成品下料工位K与成品下料传送带152之间，喷码机153设于成品下料传送带152的内侧面上，其中，成品下料抓取组件151包括依次连接的成品下料气缸杆158、成品下料上下伸缩气缸157、回转气缸156、气爪气缸155和成品下料气爪154，成品下料气缸杆158在气缸杆导轨159内水平伸缩，成品下料上下伸缩气缸157随着成品下料气缸杆158在工作转台8和成品下料传送带152之间运动，回转气缸156随着成品下料上下伸缩气缸157上下运动，气爪气缸155随着回转气缸156在水平面上转动，来调整角度，气爪由气爪气缸155驱动，来抓取盒装成品1。

散热板涂胶组件10、电芯涂胶组件12、隔热垫涂胶组件14均采用电机驱动涂胶头的结构。

以生产如图1所示盒装成品1为例，自动盒装机生产一个盒装成品1的工作过程为：

1)散热板机械手906由伺服电机驱动，通过散热板机械手906从指定的滑道上抓取散热板5，放置于散热板5上料位，散热板机械手906复位，散热板上料推动机905动作，通过散热板上料顶板904将散热板5推入盒装盘23，散热板上料推动机905复位，工作转台8的转盘旋转。

2)散热板涂胶组件10的电机带动涂胶头完成散热板5涂胶，转盘旋转。

3)散热板吹风组件20启动，延时吹风5秒后停止，转盘旋转。

4)电芯上料传送带171上料，读码器172读取电芯2的电芯二维码3，电芯翻转水平伸缩气缸167动作，电芯翻转上下伸缩气缸168各自向下运动，电芯翻转吸盘166各自吸取电芯2，一个放置电芯2于翻转盘上，一个放置电芯2于电芯待上料位165，电芯翻转上下伸缩气缸168复位。翻转夹紧盘162由翻转机163驱动，翻转夹紧盘162侧边夹住电芯2，按照设定PLC程序将电芯2进行翻转，此时上顶支撑组件164缩回，翻转完成后，上顶支撑组件164复位，使翻转夹紧盘162托住电芯2，电芯翻转水平伸缩气缸167复位。其中，PLC程序控制可控制翻转夹紧盘162将电芯2前后翻转、左右翻转或者保持原方向，以完成不同类型的盒装。

5)前向图像检测器18采集第一电芯上料工位D处盒装盘23的图像，电芯上料吸盘113由电芯上料水平伸缩组件111和电芯上料上下伸缩组件112控制，按照前向图件检测器获取的极耳7与散热板5的高度差计算补偿量将电芯待上料位165上的电芯2放置于对应盒装盘23上，电芯上料吸盘113复位，转盘旋转。

6)电芯涂胶组件12的电机带动涂胶头完成电芯2点胶，转盘旋转。

7)电芯吹风组件21启动，延时吹风5秒后停止，转盘旋转。

8)隔热垫上料吸盘138吸取隔热垫6，隔热垫上下伸缩气缸139上移，隔热垫6水平伸缩气缸动作，将隔热垫6移至盒装盘23的电芯2上方，隔热垫上下伸缩气缸139下移，隔热垫上料吸盘138放开，将隔热垫6放置于电芯2上，隔热垫上下伸缩气缸139复位，隔热垫6水平伸缩气缸复位，转盘旋转。顶伸上料组件133的电机带动丝杆将托板136上顶，使隔热垫6垛上升至适当高度，等待下一次上料。当隔热垫6上料位缺料时，丝杆回缩至原位，托板136下降至原位，且与丝杆分离，隔热垫叠放架切换机131动作，将满载隔热垫6垛的隔热垫叠放架132推入隔热垫6上料位，顶伸上料组件133的电机带动丝杆将隔热垫6垛顶起至适当高度待上料。空垛可在不停机条件下进行人工填料，待下一次切换。

9)隔热垫涂胶组件14的电机带动涂胶头完成隔热垫6点胶，转盘旋转。

10)隔热垫吹风组件22启动，延时吹风5秒后停止，转盘旋转。

11)后向图像检测器19采集第二电芯上料工位J处盒装盘23的图像，电芯上料吸盘113按照后向图件检测器获取的极耳7与散热板5的高度差计算补偿量将电芯待上料位165上的电芯2放置于对应盒装盘23上，转盘旋转。

12)成品下料气缸杆158移动至盒装成品1上方，成品下料上下伸缩气缸157下降至适当高度，气爪夹取盒装成品1，成品下料上下伸缩气缸157上升，成品下料气缸杆158移动至成品下料传送带152上方，回转气缸156动作使盒装成品1的方位正确，成品下料上下伸缩气缸157下降，气爪松开，放置盒装成品1于成品下料传送带152上，各气缸复位，喷码机153对盒装成品1进行盒装二维码4的喷码，完成自动下料。

本实用新型自动盒装机实际运行时，11个工位同时工作，12个盒装盘23上依次生产盒装成品1，可由30s/个的生产率提升至18s/个的生产效率。

本实用新型自动盒装机还可以通过调整工位A-K的动作顺序(动作或不动作、动作一次或多次)，来生产不同组装形式(调整叠放数量、叠放顺序、叠放物品类型)的盒装成品1，例如：可以在设置4、6或8个的电芯2叠放，隔热垫6可根据电芯数量在相邻的电芯2之间设置，散热板5可以在顶面也设置等等。