刀片电芯单元高精度堆叠设备的制作方法

本发明属于锂电池生产，更具体的说是涉及一种刀片电芯单元高精度堆叠设备。

背景技术：

1、刀片电池（或称电芯）为平板状工件，在其生产组装过程中的堆叠工序必然涉及到电芯的取放料，目前采用的堆叠方式一般为将电芯逐一叠放到一起，多是电芯平放，现在考虑研究一种电芯堆叠时电芯是一一纵向（或称直立起来）放置的设备，通过该设备能够实现电芯纵向堆叠的全自动化。再者，目前电芯堆叠的最小单元是单电芯，单电芯的厚度尺寸会有误差，对堆叠后整个电芯模组（多个电芯）的长度尺寸的影响无法避免。

2、因此，考虑将电芯的堆叠单位由单片电芯改成电芯单元，电芯单元为包括上电芯和下电芯的双层电芯，上电芯和下电芯之间通过涂胶工艺粘接在一起，在粘接时可通过调整胶水（或其它粘接物）的厚度来保证每个电芯单元的厚度一致，这样就能保证最终整个电芯模组的厚度。

3、本发明的目的在于提供一种堆叠设备，能够满足电芯单元的纵向直立堆叠。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题是提供一种刀片电芯单元高精度堆叠设备，结构设计精简巧妙，能够同时转运两个电芯单元，使得堆叠时一次可以堆叠两个电芯单元，提高电芯单元堆叠时的堆叠效率；通过控制电芯单元堆叠后长度方向、宽度方向和高度方向上的一致性，以达到控制整个电芯模组尺寸的目的。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：本发明提供了一种刀片电芯单元高精度堆叠设备，堆叠设备包括载具定位装置、取料装置、缓存台、翻转式电芯单元夹取装置和堆叠机；

3、取料装置架设于用于输送电芯单元的线体，所述线体上设有随其移动的且用于放置电芯单元的载具，所述取料装置处设有取料架，所述取料架处设有所述载具定位装置，所述载具定位装置包括用于阻止载具前进的挡停机构、防止载具回弹的止回机构以及将载具顶起使其与线体脱离的顶升机构；

4、所述取料装置包括电芯单元夹紧机构、y向取料平移驱动模组、z向取料升降驱动气缸和x向取料平移驱动气缸，通过y向取料平移驱动模组、z向取料升降驱动气缸和x向取料平移驱动气缸分别驱动电芯单元夹紧机构沿y向、z向和x向移动；

5、通过取料装置将电芯单元从线体移动至缓存台；

6、所述翻转式电芯单元夹取装置包括安装架和安装于所述安装架的至少一电芯单元夹取机构、能够驱动所述电芯单元夹取机构翻转90°的翻转驱动机构以及与安装架固定连接的机器人手臂；

7、通过机器人手臂驱动电芯单元夹取机构从缓存台夹取电芯单元，并通过翻转驱动机构驱动电芯单元翻转90°，之后将电芯单元放置于堆叠机的堆叠转运装置上；

8、堆叠机包括机台和设于所述机台的堆叠转运装置、旋转式工作台、能够驱动所述旋转式工作台旋转的旋转驱动机构以及设于所述旋转式工作台的堆叠后压紧装置和堆叠基准板；

9、所述堆叠转运装置包括两组堆叠转运机构和能够驱动所述堆叠转运机构沿x向平移的x向堆叠平移驱动模组；

10、定义两组堆叠转运机构分别为第一堆叠转运机构和第二堆叠转运机构，且第一堆叠转运机构靠近右侧，每一所述堆叠转运机构皆包括转运座、转运升降气缸和转运夹紧机构，所述转运座安装于所述x向堆叠平移驱动模组，所述转运升降气缸的下端安装于所述转运座，通过转运升降气缸能够驱动所述转运夹紧机构上升；

11、所述转运夹紧机构包括用于放置电芯单元的转运架、转运短边夹紧单元、转运长边限位板和转运长边压紧单元，所述转运长边限位板位于所述转运架的纵向的一侧面，通过转运短边夹紧单元从两短边将电芯单元夹紧，通过转运长边限位板对电芯单元的一长边进行限位，并通过转运长边压紧单元从电芯单元的另一长边压紧；

12、所述旋转式工作台设有多个堆叠座，所述堆叠后压紧装置位于所述堆叠座处，且与所述堆叠座的数量与所述堆叠后压紧装置的数量一致；通过旋转驱动机构驱动旋转式工作台旋转使得对应的堆叠座与堆叠转运装置对接；

13、所述堆叠基准板纵向直立设于所述堆叠座处，以所述堆叠基准板为基准进行堆叠。

14、进一步地说，所述挡停机构包括挡停驱动气缸和挡停块，所述挡停块固定于所述挡停驱动气缸的动力输出端，通过所述挡停驱动气缸驱动所述挡停块升降以实现对载具的挡停与否；

15、所述止回机构包括止回驱动气缸和止回块，所述止回块固定于所述止回驱动气缸的动力输出端，通过所述止回驱动气缸驱动所述止回块升降以实现对载具的止回与否；

16、所述顶升机构包括顶升驱动气缸和顶升块，所述顶升块固定于所述顶升驱动气缸的动力输出端块，所述顶升块位于所述载具的下方，通过顶升驱动气缸驱动顶升块上升进而与载具的下底面接触并将载具抬升使其与线体脱离。

17、进一步地说，所述取料装置的电芯单元夹紧机构和所述翻转式电芯单元夹取装置的电芯单元夹紧机构皆包括安装座和安装于所述安装座的长边夹取结构、短边限位结构和高度限位结构，所述长边夹取结构包括成对的长边夹爪和能够驱动所述长边夹爪开合的长边夹爪驱动气缸，每一长边夹爪的爪臂的截面皆为类l型板，通过长边夹爪驱动气缸驱动长边夹爪靠近从长边将电芯单元夹紧；

18、所述短边限位结构为成对设置的短边夹板，所述短边夹板的端部为楔形导向面；所述楔形导向面位于靠近电芯单元的那侧，通过短边夹板的内侧面从短边对电芯进行限位；

19、所述高度限位结构为多个限位柱，所述限位柱的上表面固定安装在所述安装座上；所述限位柱包括位于上段的刚性支撑段和位于下段的弹性绝缘段，弹性绝缘段的下表面能够抵紧电芯单元的上表面。

20、进一步地说，所述翻转驱动机构的动力输出端与所述安装座的一端固定连接，同时安装座的两端分别与安装架转动连接，通过翻转驱动机构驱动安装座翻转90°。

21、进一步地说，所述旋转式工作台设有两个堆叠座，所述堆叠座的两侧与所述旋转式工作台之间设有沿x向延伸的通道，转运架的上部穿过所述通道且沿x向平移状态下，电芯单元位于堆叠座的正上方。

22、进一步地说，所述转运架包括两z向延伸的支撑板；所述转运短边夹紧单元包括转运短边驱动气缸和两转运短边夹爪，转运短边驱动气缸的动力输出端分别与两所述转运短边夹爪固定连接，每一所述转运短边夹爪皆设有一通孔，所述支撑板穿过所述通孔且通过其上端对电芯单元进行支撑；所述转运短边夹爪为类l型夹爪，通过转运短边驱动气缸驱动两转运短边夹爪靠近从短边将电芯单元夹紧。

23、进一步地说，定义所述第一堆叠转运机构的转运长边压紧单元为第一转运长边压紧单元；

24、所述第一转运长边压紧单元包括第一转运长边压紧气缸和第一转运压紧板，所述第一转运长边压紧气缸的动力输出端固定所述第一转运压紧板，通过第一转运长边压紧气缸驱动第一转运压紧板沿x向平移将电芯单元从长边压紧于转运长边限位板的表面。

25、进一步地说，定义所述第二堆叠转运机构的转运长边压紧单元为第二转运长边压紧单元；

26、所述第二转运长边压紧单元包括转运长边翻转气缸、第二转运压紧板和转运压紧柱，所述转运长边翻转气缸的动力输出端固定所述第二转运压紧板，所述转运压紧柱固定于所述第二转运压紧板的端部，第二转运压紧板沿y向延伸，转运压紧柱沿x向延伸，通过转运长边翻转气缸驱动第二转运压紧板翻转带动转运压紧柱将电芯单元从长边压紧于转运长边限位板的表面。

27、进一步地说，所述第二堆叠转运机构还包括第二转运下板，所述转运架的下端固定安装于所述第二转运下板。

28、进一步地说，所述堆叠后压紧装置包括堆叠后压紧座、多个独立的整形后压紧机构和能够驱动所述堆叠后压紧座沿x向平移的x向堆叠后压紧平移驱动气缸，所述整形后压紧机构间隔设置于所述堆叠后压紧座；

29、每一整形后压紧机构皆包括整形后压紧升降驱动气缸、整形后压紧座和整形后压紧块，所述整形后压紧座固定于所述整形后压紧升降驱动气缸的动力输出端，所述整形后压紧块安装于所述整形后压紧座的下表面。

30、本发明的有益效果是：

31、本发明中带有电芯单元的载具随线体输送至取料工位处，挡停机构从前方将载具挡停，止回机构从后方阻止载具防止载具在惯性作用下回弹，然后顶升机构将载具顶起使其与线体脱离，然后取料装置到位抓取电芯单元（可以同时抓取两个电芯），将其放置到缓存台，然后翻转式电芯单元夹取装置到缓存台抓取电芯单元并将其翻转90°，然后放置到堆叠转运装置，通过堆叠转运装置将电芯单元转运至堆叠工位处进行堆叠，在满足生产节拍的前提下，能够控制电芯单元堆叠后长度、厚度方向和高度方向上的一致性；

32、本发明的翻转式电芯单元夹取装置包括安装架和安装于安装架的至少一电芯单元夹取机构以及能够驱动电芯单元夹取机构翻转90°的翻转驱动机构；每一电芯单元夹取机构皆包括安装座和安装于安装座的长边夹取结构、短边限位结构和高度限位结构，长边夹取结构包括成对的长边夹爪和长边夹爪驱动气缸；通过短边夹板的内侧面从短边对电芯进行限位；通过高度限位结构从上方对电芯进行限位，通过长边夹爪驱动气缸驱动长边夹爪从长边对电芯单元进行夹紧，然后通过翻转驱动机构驱动安装座翻转带动电芯饭庄90°。本发明能够同时实现多个电芯单元的稳定夹取以及翻转90°，为电芯单元纵向堆叠的全自动化生产提供可能性；

33、本发明的堆叠机包括机台和设于机台的堆叠转运装置、旋转式工作台、能够驱动旋转式工作台旋转的旋转驱动机构以及设于旋转式工作台的堆叠后压紧装置和堆叠基准板；堆叠转运装置包括两组堆叠转运机构和能够驱动堆叠转运机构沿x向平移的x向堆叠平移驱动模组，通过堆叠转运装置将电芯单元输送到堆叠工位，然后堆叠到堆叠座上，最后通过堆叠后压紧装置将堆叠后的电芯单元压紧，本发明结构设计精简巧妙，能够同时转运两个电芯单元，使得堆叠时一次可以纵向堆叠两个电芯单元，提高电芯单元堆叠时的堆叠效率。

34、再者，本发明的堆叠转运装置包括两组堆叠转运机构和能够驱动堆叠转运机构沿x向平移的x向堆叠平移驱动模组，堆叠转运机构皆包括转运座、转运升降气缸和转运夹紧机构，转运夹紧机构包括用于放置电芯单元的转运架、转运短边夹紧单元、转运长边限位板和转运长边压紧单元，在电芯单元转运时通过短边夹紧、底部支撑和长边压紧将电芯单元固定住，在电芯单元转运到达堆叠位置后，转运短边夹紧单元和转运长边压紧单元能及时松开，为电芯单元的堆叠提供条件，且本发明结构设计巧妙，能一次转运两电芯单元，先后进行两电芯单元的堆叠，不会存在干涉等，结构运行稳定。

35、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。