一种储能电池模组的装配设备

1.本实用新型涉及电池模组生产技术领域，尤其涉及一种储能电池模组的装配设备。


背景技术：

2.在电池模组的装配过程中，须将电池模组沿长度方向夹紧以保持其长度尺寸的一致性，以免各电芯之间隔层材料受损。在实际生产中，多数厂家将此工序脱离于产线之外，采用半自动或纯手工方式夹紧或搬运。但是，这几种操作模式工作效率低，并且极易使电池模组产生形变，无法满足电池模组的高品质、高可靠性要求。


技术实现要素：

3.为此，需要提供一种储能电池模组的装配设备，解决电池模组的装配过程中电池模组易产生形变的问题。
4.为实现上述目的，本技术提供一种储能电池模组的装配设备，包括固定座、第一夹持机构、第二夹持机构与负压机构；
5.所述第一夹持机构包括第一爪夹与第二爪夹，所述第一爪夹活动地设置在所述固定座的前端上，所述第二爪夹活动地设置在所述固定座的后端上，所述第一爪夹与所述第二爪夹相向移动以夹持储能电池模组；
6.所述第二夹持机构包括第三爪夹与第四爪夹，所述第三爪夹固定在所述固定座的左端上，所述第四爪夹活动地设置在所述固定座的右端上，所述第三爪夹与所述第四爪夹相向移动以夹持储能电池模组；
7.所述负压机构设置在所述固定座的底端上，所述负压机构用于吸附储能电池模组。
8.进一步地，所述第二夹持机构还包括第二动力装置；所述第二动力装置设置在所述固定座上并与所述第四爪夹相连接，所述第二动力装置用于驱动所述第四爪夹朝向或者背离所述第三爪夹的方向移动。
9.进一步地，所述第二动力装置包括第二电动机与丝杆螺母组件；所述第二电动机与所述丝杆螺母组件分别设置在所述固定座上，所述第二电动机通过所述丝杆螺母组件与所述第四爪夹相连接。
10.进一步地，所述第二夹持机构还包括第三动力装置；所述第三动力装置设置在所述固定座上并位于所述第四爪夹远离第二动力装置的一侧，所述第三动力装置与所述第四爪夹相连接，所述第三动力装置用于驱动所述第四爪夹朝向者背离所述第三爪夹的方向移动。
11.进一步地，所述第一爪夹通过第一转轴设置在所述固定座的前端上，所述第二爪夹通过第二转轴设置在所述固定座的后端上。
12.进一步地，所述第一夹持机构还包括第一动力装置；所述第一动力装置用于驱动
所述第一爪夹与所述第二爪夹相向移动，所述第一动力装置用于驱动所述第一爪夹与所述第二爪夹背离移动。
13.进一步地，所述第一动力装置为两个，每个第一动力装置均包括一个第一电动机，所述第一电动机设置在所述固定座上，一个第一电动机的输出端设置在所述第一转轴上，另一个第一电动机的输出端设置在所述第二转轴上。
14.进一步地，所述负压机构包括真空吸盘与真空蓄能器；所述真空吸盘与所述真空蓄能器相连接，所述真空吸盘设置在所述固定座的底端上，所述真空蓄能器位于真空吸盘的一侧。
15.进一步地，所述第三爪夹的底部设置插销，所述插销用于插入于储能电池模组的销孔中。
16.进一步地，所述第一爪夹与所述第二爪夹的底部分别设置托板，所述托板用于托住储能电池模组。
17.区别于现有技术，上述技术方案中，通过第三爪夹贴合在储能电池模组的侧壁的外壁上，通过第四爪夹朝向第三爪夹的方向移动以使第三爪夹与第四爪夹夹紧储能电池模组的两侧侧壁；通过负压机构提供负压来提供一个向上的拉力以吸附储能电池模组的上端；通过第一爪夹与第二爪夹相向移动以夹紧储能电池模组的另外两侧侧壁，第一爪夹与第二爪夹作为二次防护措施，可以防止负压机构异常时储能电池模组发生掉落。装配设备在夹持储能电池模组的过程中，降低储能电池模组出现形变的几率，进而提高储能电池模组的生产效率，并使储能电池模组具备高品质与高可靠性。
附图说明
18.图1为本技术中第一夹持机构展开的示意图之一；
19.图2为本技术中第一夹持机构展开的示意图之二；
20.图3为本技术中第一夹持机构展开的示意图之三；
21.图4为本技术中装配设备的结构侧视图；
22.图5为本技术中装配设备的结构俯视图；
23.图6为本技术中第二动力装置的结构示意图。
24.附图标记说明：
25.1、固定座；
26.11、侧板；
27.2、第一夹持机构；
28.21、第一爪夹；211、第一转轴；22、第二爪夹；221、第二转轴；
29.23、托板；
30.24、第一动力装置；241、第一电动机；
31.3、第二夹持机构；
32.31、第三爪夹；311、插销；32、第四爪夹；
33.33、第二动力装置；331、第二电动机；332、丝杆；
34.34、第三动力装置；
35.4、负压机构；
36.41、真空吸盘。
具体实施方式
37.为详细说明本技术可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例并配合附图详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
38.请参阅图1至图6，本实施例提供一种储能电池模组的装配设备，包括固定座1、第一夹持机构2、第二夹持机构3与负压机构4。
39.所述第一夹持机构2包括第一爪夹21与第二爪夹22，所述第一爪夹21活动地设置在所述固定座1的前端上，所述第二爪夹22活动地设置在所述固定座1的后端上。第一爪夹21与第二爪夹22相对设置，所述第一爪夹21与所述第二爪夹22相向移动以夹持储能电池模组，所述第一爪夹21与所述第二爪夹22背离移动以放开储能电池模组，如图3的箭头所示。
40.所述第二夹持机构3包括第三爪夹31与第四爪夹32，所述第三爪夹31固定在所述固定座1的左端上，所述第四爪夹32活动地设置在所述固定座1的右端上，第三爪夹31与第四爪夹32相对设置，所述第三爪夹31与所述第四爪夹32相向移动以夹持储能电池模组，所述第三爪夹31与所述第四爪夹32背离移动以放开储能电池模组，如图4的箭头所示。
41.所述负压机构4设置在所述固定座1的底端上，负压机构4可以在抽气口处形成负压，所述负压机构4用于吸附储能电池模组。
42.上述技术方案中，通过第三爪夹贴合在储能电池模组的侧壁的外壁上，通过第四爪夹朝向第三爪夹的方向移动以使第三爪夹与第四爪夹夹紧储能电池模组的两侧侧壁；通过负压机构提供负压来提供一个向上的拉力以吸附储能电池模组的上端；通过第一爪夹与第二爪夹相向移动以夹紧储能电池模组的另外两侧侧壁，第一爪夹与第二爪夹作为二次防护措施，可以防止负压机构异常时储能电池模组发生掉落。装配设备在夹持储能电池模组的过程中，降低储能电池模组出现形变的几率，进而提高储能电池模组的生产效率，并使储能电池模组具备高品质与高可靠性。
43.请参阅图4、图5与图6，在本技术中，所述第二夹持机构3还包括第二动力装置33。所述第二动力装置33设置在所述固定座1上并与所述第四爪夹32相连接，所述第二动力装置33用于驱动所述第四爪夹32朝向或者背离所述第三爪夹31的方向移动。第一动力装置24可以驱动第四爪夹32直线地往第三爪夹31的方向移动，或者第一动力装置24可以驱动第四爪夹32向第三爪夹31的方向转动。
44.请参阅图4、图5与图6，作为本技术的一种实施方式，第二动力装置33可以驱动第四爪夹32直线移动，所述第二动力装置33包括第二电动机331与丝杆螺母组件。所述第二电动机331与所述丝杆螺母组件分别设置在所述固定座1上，所述第二电动机331通过所述丝杆螺母组件与所述第四爪夹32相连接。
45.请参阅图4、图5与图6，作为本技术的一种实施方式，丝杆螺母组件包括丝杆332与螺母，第二电动机331的输出轴与丝杆332的一端相连接，丝杆332的另一端可以与一个轴承座相连接，轴承座设置在固定座1上。需要说明的是，固定座1的底端与储能电池模组接触，所以将第二电动机331与丝杠螺母组件放置在固定座1的顶部处较佳。当第二电动机331的
输出轴驱动丝杆332旋转时，丝杆332可以沿着轴承座内的轴承旋转。丝杆332上设置有螺母，螺母与丝杆332之间为螺纹连接，丝杆332的刚性较高，并且整体的结构较为紧凑。螺母与第四爪夹32相连接，第四爪夹32还通过滑动组件设置在固定座1上，滑动组件的走向与丝杠的走向相同，以引导第四爪夹32的移动。较佳的，丝杆332垂直于第三爪夹31，使得第四爪夹32可以快速、准确地向第三爪夹31移动。
46.作为本技术的一种实施方式，滑动组件包括滑槽与滑动件，滑动件设置在滑槽中并可沿着滑槽滑动。固定座1具有滑槽，滑动件设置在第四爪夹32上；或者第四爪夹32具有滑槽，滑动件设置在固定座1上。其中，滑动件可以为滑块或者滑轮，使得自身与滑槽之间的摩擦力较小，具有较好的滑动效果。在某些实施例中，滑动组件为直线导轨，例如滚动式直线导轨，滚动导轨是在导轨面之间放置滚珠、滚柱、滚针等滚动体，使导轨面之间的滑动摩擦变成为滚动摩擦。
47.作为本技术的另一种实施方式，可以更换丝杆与螺母的传动方式，第二电动机331的输出轴与丝杆的一端相连接，丝杆的另一端与第四爪夹32相连接，轴承座设置在固定座1上，并让螺母固定于固定座1上，第二电动机331通过滑动组件设置在固定座1上，第二电动机331驱动丝杆转动时，第二电动机331与第四爪夹32同向移动。
48.作为本技术的其他一些实施方式，第二动力装置33可以包括气缸、油缸中的一种，以气缸为例，气缸为引导活塞在缸筒内进行直线往复运动的圆筒形金属机件，活塞杆与第四爪夹32相连接，当活塞杆跟随活塞在缸内进行直线往复运动时，一并带动第四爪夹32进行直线移动。
49.请参阅图4、图5与图6，作为本技术的一种实施方式，为了增加装配设备对储能电池模组的预紧力，所述第二夹持机构3还包括第三动力装置34。所述第三动力装置34设置在所述固定座1上并位于所述第四爪夹32远离第二动力装置33的一侧，所述第三动力装置34与所述第四爪夹32相连接，所述第三动力装置34用于驱动所述第四爪夹32朝向者背离所述第三爪夹31的方向移动。具体的，固定座1具有一侧板11，第三爪夹31、第四爪夹32与侧板11三者并排设置，第三动力装置34设置在侧板11上并与第四爪夹32相连接。其中，第三爪夹31、第四爪夹32与侧板11三者的高度可以不同，高度的方向为自固定座1的底端朝向固定座1的顶端的方向。当第四爪夹32与储能电池模组的侧壁相接触时，通过第三动力装置34施加一定的预紧力，预紧力可以缓冲在运行过程中的启动和停止产生的惯性力，避免储能电池模组发生偏移以及掉落，进而增强连接的可靠性和紧密性。优选的，第三动力装置34选用气缸，气缸具有较佳的控制精度。
50.请参阅图1、图2、图3与图5，作为本技术的一种实施方式，所述第一爪夹21通过第一转轴211设置在所述固定座1的前端上，第一爪夹21可沿着第一转轴211转动。所述第二爪夹22通过第二转轴221设置在所述固定座1的后端上，第二爪夹22可沿着第二转轴221转动。其中，第一爪夹21与第二爪夹22并排设置，二者的高度相同是最佳的。当第一爪夹21与第二爪夹22同向转动时，实现夹持的动作；当第一爪夹21与第二爪夹22背离转动时，实现松开的动作。在储能电池模组轻微上升的过程中，第一爪夹21与第二爪夹22在步进电机的作用下夹紧并支撑储能电池模组，在卸下的过程中，第一爪夹21与第二爪夹22迅速展开来以松开储能电池模组。
51.请参阅图5，具体的，固定座1顶端的一侧边缘设置数个转轴连接座，第一转轴211
设置在数个转轴连接座上，第一转轴211可贯穿转轴连接座并在转轴连接座内转动，第一爪夹21的顶部与第一转轴211相连接，当第一转轴211转动时，第一爪夹21也随之转动；另外，固定座1顶端的另一侧边缘设置数个转轴连接座，第二转轴221设置在数个转轴连接座上，第二转轴221可贯穿转轴连接座并在转轴连接座内转动，第二爪夹22的顶部与第二转轴221相连接，当第二转轴221转动时，第二爪夹22也随之转动。
52.请参阅图1、图2、图3与图5，作为本技术的一种实施方式，所述第一夹持机构2还包括第一动力装置24。所述第一动力装置24用于驱动所述第一爪夹21与所述第二爪夹22相向移动，所述第一动力装置24用于驱动所述第一爪夹21与所述第二爪夹22背离移动。因为第一爪夹21与第二爪夹22分别铰接于固定座1上，则第一动力装置24驱动第一爪夹21与第二爪夹22转动。在某些实施例中，第一动力装置24驱动与第一爪夹21/第二爪夹22的连接方式相同于上文中第二动力装置33驱动与第四爪夹32的连接方式，上文中第二动力装置33是驱动第四爪夹32进行直线移动。另外，在其余一些实施例中，第四爪夹32可以铰接于固定座1上，第二动力装置33驱动第四爪夹32转动。
53.请参阅图1、图2、图3与图5，作为本技术的一种实施方式，所述第一动力装置24为两个，每个第一动力装置24均包括一个第一电动机241。所述第一电动机241设置在所述固定座1上，一个第一电动机241的输出端设置在所述第一转轴211上，与第一转轴211相连接的第一电动机241可以驱动第一转轴211转动，进而使第一爪夹21以第一转轴211为中心转动；另一个第一电动机241的输出端设置在所述第二爪夹22上，与第二转轴221相连接的第一电动机241可以驱动第二转轴221转动，进而使第二爪夹22以第二转轴221为中心转动。
54.在某些实施例中，第一动力装置24包括气缸、油缸、电动伸缩杆这类直线驱动的装置中的一种，第一动力装置24自身可实现伸缩，第一动力装置24的一端与第一爪夹21的顶端相连接，第一动力装置24的另一端与第二爪夹22的顶端相连接，当第一动力装置24伸长时，第一爪夹21与第二爪夹22夹紧；当第一动力装置24收缩时，第一爪夹21与第二爪夹22展开。以气缸为例，气缸的活塞杆与缸筒分别为气缸的两端，活塞杆朝向缸筒一端上的活塞在缸筒内进行直线往复运动；活塞杆与第一爪夹21的顶端相连接，缸筒与第二爪夹22的顶端相连接；或者：缸筒与第一爪夹21的顶端相连接，活塞杆与第二爪夹22的顶端相连接。可选的，可以是一个第一动力装置24驱动第一爪夹21，另一个第一动力装置24驱动第二爪夹22。
55.请参阅图1与图6，作为本技术的一种实施方式，负压机构4为主要的拉力来吸附住下方的储能电池模组，负压机构4包括真空吸盘41与真空蓄能器。所述真空吸盘41与所述真空蓄能器相连接，所述真空吸盘41设置在所述固定座1的底端上，真空吸盘41的中部具有抽气口，所述真空蓄能器位于真空吸盘41的一侧，例如可以将真空蓄能器放置在固定座1的一旁，真空吸盘41与真空蓄能器通过管道连通。
56.请参阅图1与图6，真空吸盘41可以为橡胶吸盘或者泡沫吸盘，它主要是由夹具、密封块、真空管和连接块构成。真空吸盘41可以起吊大型钢卷、钢板、玻璃、石板等物件。电池模组重量大，但吸盘结构却要轻便，故要选用抗拉强度较高的材料(如高强度合金钢q460)，以提高其稳定性。
57.如此，负压机构具有如下优点：(1)操作速度快，真空能量存储在真空蓄能器里，在一秒钟之内它可以被传送到真空吸盘，瞬间吸取；在两秒钟之内真空吸盘里的真空可以返回到一个大气压，瞬间释放；(2)安全吸附，对储能电池模组的表面无损伤，真空吸盘利用真
空源抽空吸盘内部的空气产生真空；(3)真空吸盘使用安全，设备的真空通常来自真空蓄能器，在断电的情况下，真空蓄能器的能量储备可以负载几个小时；(4)真空吸盘节时省力省成本，吸取和释放只要一个人就可以独立完成，可以降低操作人员一些不必要的危险。
58.储能电池模组与真空吸盘之间构成真空室。根据装配工艺要求，真空吸盘始终处于水平姿态进行工作。起吊时，以储能电池模组为受力体，应使得真空吸盘受到向上的吸附力大于储能电池模组的重力，以储能电池模组总重约160kg为例，即重力约为1600n(牛顿，为衡量力的大小的国际单位)。真空吸盘对储能电池模组的正压力n》0，布置了12个吸盘，需使每个吸盘至少具要140n的力，计算公式见公式一：
[0059][0060]
在公式一中：
[0061]
p0为真空吸盘腔内的真空压力，单位：n；
[0062]
p为储能电池模组外部的大气压强，单位：pa(帕斯卡)；
[0063]
a为真空吸盘腔内的面积，单位：mm2(平方毫米)；
[0064]
a0为储能电池模组与真空吸盘接触边的接触面积，单位：mm2；
[0065]
g为储能电池模组的重力，单位：n；
[0066]
m为储能电池模组的质量，单位：kg(千克)；
[0067]
λ为垂直起吊的安全系数，取1.5。
[0068]
如已知a与a0，则可由公式二确定腔内真空压力，从而确定真空度，公式二如下所示：
[0069][0070]
如已知p0与a，则可由公式三确定真空吸盘的所需面积，公式三如下所示：
[0071][0072]
代入数据可得a＝3mm2，所以在吸盘设计过程中每一真空吸盘与储能电池模组的接触面积至少要3mm2，才能确保吸附力大于储能电池模组的重力。
[0073]
请参阅图1，作为本技术的一种实施方式，为了增加第三爪夹31与储能电池模组连接的稳定性，所述第三爪夹31的底部设置插销311，所述插销311用于插入于储能电池模组的销孔中，储能电池模组的销孔位于储能电池模组的外侧壁上，插销311自上而下和/或自左而右地进入到销孔中。优选的，插销311的数量为多个，销孔的数量也为多个，每个插销311插入于一个销孔中，以实现对准功能，例如图1的插销311有3个。
[0074]
作为本技术的一种实施方式，为了检测插销311与销孔是否成功对准，装配设备还包括位置传感器，位置传感器设置在第三爪夹31上朝向第四爪夹32的一侧上，位置传感器用于检测插销311是否正确插入于销孔中，若位置传感器检测到插销311已正确插入于销孔中，则再让第四爪夹32向第三爪夹31移动以夹持储能电池模组的两侧壁；若位置传感器检测到插销311未正确插入于销孔中，体现为部分的插销311插入于销孔中，则等待插销311正确插入于销孔中。
[0075]
请参阅图1至图3，作为本技术的一种实施方式，所述第一爪夹21与所述第二爪夹22的底部分别设置托板23，所述托板23用于托住储能电池模组。第一爪夹21与第二爪夹22相对设置，第一爪夹21的托板23向第二爪夹22的方向延伸，第二爪夹22的托板23向第一爪夹21的方向延伸。在使用时，第一爪夹21的上部分与第二爪夹22的上部分别贴合于储能电池模组的两侧壁上，第一爪夹21的托板23与第二爪夹22的托板23分别托住储能电池模组的底端，可以进一步防止储能电池模组向下跌落，提升运输储能电池模组的安全性。
[0076]
第一爪夹21与第二爪夹22位于装置的前后两端，主要作用是在装配设备断电的情况下，防止因真空吸盘41吸力不够而往下掉落，当真空吸盘41产生吸力以及移动机构驱动固定座1上升时，此时第一爪夹21与第二爪夹22开始工作，迅速旋转一定的角度，与储能电池模组保持平行，最后利用托板23对储能电池模组起支撑作用。
[0077]
作为本技术的一种实施方式，装配设备还包括移动机构，移动机构与固定座1相连接，用于驱动固定座1升降和/或平移和/或旋转。若移动机构驱动固定座1升降，移动机构可以为气缸、油缸、电动伸缩杆或者电动绞盘中的任意一种；若移动机构驱动固定座1平移，移动机构可以为气缸、油缸、电动伸缩杆或者电动绞盘中的任意一种；若移动机构驱动固定座1旋转，移动机构可以为电动机。
[0078]
请参阅图1至图6，作为本技术的一种实施方式，固定座1的材质可选用碳钢，固定座1可以为格栅结构，结构紧凑，用料少，又具有较佳的承载力。固定座1的侧板11位于固定座1的右端上，并朝着固定座1的底端延伸。
[0079]
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本技术中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。
[0080]
除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本技术所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本技术。
[0081]
在本技术的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，表示：存在a，存在b，以及同时存在a和b这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。
[0082]
在本技术中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。
[0083]
在没有更多限制的情况下，在本技术中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。
[0084]
与《审查指南》中的理解相同，在本技术中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本技术实施例的描述
中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。
[0085]
在本技术实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术的具体实施例或便于读者理解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
[0086]
除非另有明确的规定或限定，在本技术实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本技术所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本技术实施例中的具体含义。
[0087]
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。