一种新能源电池用气凝胶隔热垫曲面吸盘定位装框装置的制作方法

1.本发明涉及气凝胶隔热垫加工设备技术领域，具体涉及一种新能源电池用气凝胶隔热垫曲面吸盘定位装框装置。


背景技术：

2.公知技术中，动力电池电芯之间采用气凝胶隔热垫阻隔电芯之间的热量传递，防止一颗电芯失效起火导致其他电芯燃烧；同时气凝胶隔热垫具有一定的压缩回弹性能，在隔热的同时还能提供一定的缓冲作用，以适应电池充放电过程中的电芯的膨胀与收缩应力。气凝胶隔热垫，通常是采用玻璃纤维、陶瓷纤维等作为载体，通过液体凝胶浸入载体中、超临界烘干等工艺形成具有一定隔热和压缩性能的隔热垫。然而，因为气凝胶材质松脆，在手工装框过程(手工装框过程即是人手直接拿着气凝胶装在硅胶框内的过程)中气凝胶易出现崩边崩角，甚至装不进硅胶框里面去，严重影响隔热垫生产过程中的良率和产能。
3.同时，手工装框过程不仅生产效率低下，产品良率也提不起来，而且还在使用过程中容易有粉尘飘扬，粉尘飘扬的原因在于气凝胶材质易碎，在装配过程会造成碰撞和摩擦，因此会造成气凝胶碎削，即有气凝胶粉尘扬起，影响身体健康，也影响电池车间的洁净度，最终影响锂电池的生产制造成本。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种新能源电池用气凝胶隔热垫曲面吸盘定位装框装置，解决了手工装框气凝胶过程中生产效率低下，产品良率低，使用过程中容易有粉尘飘扬，影响身体健康，也影响电池车间的洁净度和锂电池的生产制造成本的问题。
5.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种新能源电池用气凝胶隔热垫曲面吸盘定位装框装置，包括装框底板、硅胶框固定治具、中框、硅胶框、双曲面真空吸盘和取放机械手，硅胶框固定治具通过定位部件放置在装框底板的顶面，中框通过定位部件放置在硅胶框固定治具的顶面，硅胶框放置在硅胶框固定治具上，硅胶框固定治具设有真空接口，硅胶框的底面和真空接口接触，中框的内侧边沿和硅胶框的外边沿贴合；取放机械手通过导向部件和装框底板插拔式连接；双曲面真空吸盘包括平板和真空管道，平板的顶端和取放机械手固定连接，平板内部中空且底端开口设置，真空管道安装在平板内；平板底端的短边和长边均为向内凹陷的弧状结构。
7.作为一种优选，真空管道包括外矩形真空管道框、内矩形真空管道框、长边连接管和短边连接管，外矩形真空管道框固定在平板内，长边连接管的两端分别与外矩形真空管道框两条短边的中点处接通，短边连接管的两端分别与外矩形真空管道框两条长边的中点处接通；内矩形真空管道框两条短边的中点均和长边连接管接通，内矩形真空管道框两条长边的中点均和短边连接管接通；内矩形真空管道框位于外矩形真空管道框的内侧；外矩形真空管道框、内矩形真空管道框、长边连接管和短边连接管处于同一水平面上。
8.作为一种优选，硅胶框固定治具顶面设有硅胶框真空定位槽，硅胶框真空定位槽的结构和硅胶框结构相同，中框的内侧边沿和硅胶框真空定位槽的外侧边沿齐平设置，硅胶框放置在硅胶框真空定位槽内，硅胶框真空定位槽的内壁和硅胶框的外边沿贴合，中框的内侧边沿和硅胶框的外边沿贴合，真空接口位于硅胶框真空定位槽底部。
9.作为一种优选，定位部件包括两个定位柱，两个定位柱分别竖直固定在装框底板的顶面，两个定位柱分别位于装框底板的两端；硅胶框固定治具的两端均设有第一定位孔，硅胶框固定治具通过两个第一定位孔分别套在两个定位柱上；中框的两端均设有第二定位孔，中框通过两个第二定位孔分别套在两个定位柱上。
10.作为一种优选，导向部件包括两排导向柱，两排导向柱分别竖直固定在装框底板的顶面两侧，每一排导向柱包括多个沿装框底板长度方向等间距设置的导向柱，两排导向柱分别一一对应设置，硅胶框设有多个气凝胶放置槽，两个相互对应的导向柱和一个气凝胶放置槽对应；硅胶框固定治具的两侧设有两排第一导向孔，硅胶框固定治具通过两排第一导向孔分别套在两排导向柱上；中框的两侧设有两排第二导向孔，中框通过两排第二导向孔分别套在两排导向柱上；取放机械手的两端设有第三导向孔，取放机械手通过两个第三导向孔和两个相互对应的导向柱插拔式连接。
11.作为一种优选，取放机械手包括连接杆和两个导套，连接杆竖直固定在平板的顶部，两个导套分别和平板的两端固定连接，第三导向孔位于两个导套，两个导套通过两个第三导向孔和两排导向柱中的两个导向柱插拔式连接。
12.作为一种优选，装框底板的底面设有第二管接头，第二管接头和真空接口连通。
13.总的说来，本发明具有如下优点：
14.1.本发明的真空吸盘采用双弧面结构，因为真空吸力的作用，使气凝胶产生变型，紧贴双弧面吸盘表面，气凝胶在正向投影平面上产生了外型长宽尺寸的缩小，增大了与硅胶框的装配间隙，有效的使装框间隙增大了1mm以上，实现气凝胶机械自动化装框，提高了生产效率和产品质量。
15.2.本发明的硅胶框固定治具采用硅胶框真空定位槽对硅胶框定位，实现硅胶框前后左右方向定位，真空接口实现了硅胶框上下方向定位，实现了硅胶框在硅胶框固定治具精准定位，确保了气凝胶装入硅胶框的可行性。
16.3.本发明真空取放机械手工作定位采用了直线轴承组(即导向柱和导套的配合)，放置误差可控制在0.05之内，提高了装框的良率和稳定性，套入定位柱后，可以实现盲放，避免了人工放气凝胶的影响因素，优化了操作环境；不仅实现了生产连续化，降低了新能源电池制造成本，还确保了产品的一致性。
附图说明
17.图1为一种新能源电池用气凝胶隔热垫曲面吸盘定位装框装置的爆炸图。
18.图2为硅胶框固定治具放置在装框底板上的立体图。
19.图3为将硅胶框放入在硅胶框固定治具的立体图。
20.图4为一种新能源电池用气凝胶隔热垫曲面吸盘定位装框装置在工作时的立体图。
21.图5为气凝胶放置在硅胶框上时的立体图。
22.图6为双曲面真空吸盘的主视图。
23.图7为双曲面真空吸盘的侧视图。
24.图8为双曲面真空吸盘的俯视图。
25.图9为气凝胶被双曲面真空吸盘吸附时的示意图。
26.其中，1为装框底板、2为硅胶框固定治具、3为中框、4为双曲面真空吸盘、5为取放机械手、6为四通管接头、7为平板、8为外矩形真空管道框、9为内矩形真空管道框、10为长边连接管、11为短边连接管、12为硅胶框真空定位槽、13为定位柱、14为第一定位孔、15为第二定位孔、16为导向柱、17为气凝胶放置槽、18为第一导向孔、19为第二导向孔、20为第三导向孔、21为连接杆、22为导套、23为第一管接头、24为硅胶框、25为气凝胶、26为长边弧状、27为短边弧状。
具体实施方式
27.下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
28.如图1-图9所示，本实施例的一种新能源电池用气凝胶隔热垫曲面吸盘定位装框装置，包括装框底板1、硅胶框固定治具2、中框3、硅胶框24、双曲面真空吸盘4和取放机械手5。
29.装框底板1：其结构为一块矩形平板，矩形平板的底面设有第二管接头，第二管接头从底部穿过矩形平板，和放置在矩形平板上的硅胶框固定治具的真空接口连通。
30.两个定位柱13分别竖直固定在矩形平板长度方向的两端，其固定方式可以是：过盈配合装入，本实施例不限制该固定方式，还可以是螺钉、焊接，根据实际生产需要去选择。
31.本实施例中，两排导向柱16分别竖直固定在矩形平板宽度方向的两侧，其固定方式可以是：过盈配合装入，还可以是螺钉、焊接，根据实际生产需要去选择。每一排导向柱的数量为六个，六个导向柱沿矩形平板长度方向等间距分布，两排导向柱分别一一对应。
32.定位柱和导向柱的顶端均设有倒角，从而方便硅胶框固定治具、中框和导套套入，再加上取放机械手工作定位采用了直线轴承组(即导向柱和导套的配合)，放置误差可控制在0.05之内，提高了装框的良率和稳定性，套入定位柱后，可以实现盲放。
33.硅胶框固定治具2：其结构为一块矩形平板，矩形平板长度方向的两端分别设有第一定位孔14，在硅胶框固定治具放置在装框底板上时，定位柱穿过第一定位孔，即硅胶框固定治具通过两个第一定位孔套在两个定位柱上，两个定位柱限制硅胶框固定治具在水平方向的自由度，使其只能沿定位柱的轴向方向移动。
34.硅胶框固定治具宽度方向的两侧分别设有六个第一导向孔18，在硅胶框固定治具放置在装框底板上时，装框底板上的十二个导向柱分别穿过十二个第一导向孔，即硅胶框固定治具通过十二个第一导向孔套在十二个导向柱上，导向柱进一步限制硅胶框固定治具在水平方向的自由度，使其只能沿定位柱和导向柱的轴向方向移动。
35.硅胶框固定治具的顶面设置和硅胶框外形结构一致的硅胶框真空定位槽12，从而实现硅胶框水平方向的全方位限制，避免硅胶框位置出现偏差导致取放机械手放置气凝胶错位，硅胶框固定治具设有真空接口，真空接口从底部到顶部的方式贯穿硅胶框固定治具，第二管接头和真空接口位置对应，在硅胶框固定治具放置在装框底板时，第二管接头插入真空接口内，从而实现硅胶框竖直方向的限制，使其无法轻易在竖直方向活动。
36.中框3：其结构为一平板，平板中部设有贯通平板的矩形槽，矩形槽的内侧边沿和硅胶框真空定位槽的外边沿大小一致，在中框放置在硅胶框固定治具上时，矩形槽的内侧边沿和硅胶框真空定位槽的外边沿在竖直方向上齐平，在硅胶框放置在硅胶框真空定位槽时，矩形槽也和硅胶框的外边沿贴合，进一步对硅胶框进行定位。
37.中框长度方向设有向外延伸的提手块，便于将中框从定位柱和导向柱上取出。
38.中框长度方向的两端分别设有第二定位孔15，在中框放置在硅胶框固定治具上时，定位柱穿过第二定位孔，即中框通过两个第二定位孔套在两个定位柱上，两个定位柱限制中框在水平方向的自由度，使其只能沿定位柱的轴向方向移动。
39.中框宽度方向的两侧分别设有六个第二导向孔19，在中框放置在硅胶框固定治具上时，装框底板上的十二个导向柱分别穿过十二个第二导向孔，即中框通过十二个第二导向孔套在十二个导向柱上，导向柱进一步限制中框在水平方向的自由度，使其只能沿定位柱和导向柱的轴向方向移动。
40.双曲面真空吸盘4：包括平板7和真空管道，平板的顶端和取放机械手固定连接，平板内部中空且底端开口设置，真空管道安装在平板内；平板底端的短边和长边均为向内凹陷的弧状结构。平板底端长边的弧状为长边弧状26，平板底端短边的弧状为短边弧状27。
41.如图7-9所示，平板7：其底面面积和气凝胶的大小相同，或底面面积略大于气凝胶，其为一块矩形平板，其底面的长边为向内凹陷的弧状结构，其半径为6150mm，其弧顶到底面的距离为：1.5mm；其底面的短边为向内凹陷的弧状结构，其半径为462，其弧顶到底面的距离为1.5mm。因为真空吸力的作用，使气凝胶产生变型，紧贴双弧面吸盘表面，气凝胶在正向投影平面上产生了外型长宽尺寸的缩小，增大了与硅胶框的装配间隙，有效的使装框间隙增大了1mm以上，从而方便装框。
42.真空管道：包括外矩形真空管道框8、内矩形真空管道框9、长边连接管10和短边连接管11，外矩形真空管道框固定在平板内，其主要是通过第一管接头连接固定，长边连接管的两端分别(通过四通管接头连接)接通外矩形真空管道框两条短边的中点，短边连接管的两端分别(通过四通管接头连接)接通外矩形真空管道框两条长边的中点；内矩形真空管道框两条短边的中点均和长边连接管接通(通过四通管接头连接)，内矩形真空管道框两条长边的中点均和短边连接管接通(通过四通管接头连接)；内矩形真空管道框位于外矩形真空管道框内；外矩形真空管道框、内矩形真空管道框、长边连接管和短边连接管处于同一水平面上。
43.外矩形真空管道框和内矩形真空管道框均通过两组管道依次拼接形成的矩形管道框，通过将内矩形真空管道框设计得分布比外矩形真空管道框更加密集，其提供的吸力更大，从而内矩形真空管道框的吸力大于外矩形真空管道框的吸力，实现气凝胶长度与宽度方向适当弯曲变形，从而增大了与气凝胶放置槽的装配间隙，使得气凝胶可以轻易放入气凝胶放置槽。
44.本实施例中，外矩形真空管道框和取放机械手上设置的第一管接头连通。
45.本实施例中，真空管道中包含的所有管道均为现有真空吸管所用到的管道。
46.取放机械手5：包括连接杆21和两个导套22，连接杆竖直固定在平板的顶部，两个导套分别和平板的两端固定连接，第三导向孔20位于两个导套，两个导套通过两个第三导向孔和两排导向柱中的两个导向柱插拔式连接；平板上设有第一管接头23，第一管接头和
真空管道连通，第一管接头连接外部的充气吸气的设备，充气吸气的设备为现有常见用于真空吸吸附物品的设备。
47.连接杆21：其作用为和外部自动化设备连接的媒介，为一根圆形杆，通过法兰盘和平板固定连接。
48.本实施例中，硅胶框24的结构为现有技术中用到的硅胶框，其设置了六个气凝胶放置槽17，两个相互对应的导向柱和一个气凝胶放置槽对应，气凝胶放置槽为矩形槽，导向柱对应矩形槽短边的中点，真空接口的位置和相邻的两个气凝胶放置槽中间的衔接条对应。本实施例中对硅胶框的结构没有改进，在此不过多赘述。
49.使用过程：先将硅胶框固定治具放置在装框底板上，再将硅胶框放置在硅胶框固定治具上，再放中框对硅胶框进行辅助定位，开启连接第二管接头的充气吸气的设备从而对硅胶框实现水平以及竖直方向的定位；将取放机械手连接在相应的自动化设备上，开启连接第一管接头的充气吸气的设备，双曲面真空吸盘放入气凝胶25，开始工作。
50.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。