CN112382781B - 一种电芯转运夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电芯转运夹具，包括底座及盖板，所述底座包括底板、框架及绝缘面板，框架呈大长宽比的矩形，绝缘面板设置在框架上，所述绝缘面板上设置有定位凸块、极耳限位凸块及导向柱，定位凸块与极耳限位凸块共同构成电芯限位槽，所述盖板上的对应位置设有与导向柱匹配的定位孔，所述框架与盖板通过锁紧机构锁紧，安装完成后电芯位于盖板与框架之间，极耳裸露在电芯转运夹具外。本发明解决大长宽比电芯在转运过程中在长度方向上易折弯、变形的问题，夹具夹紧力恒定，防止转运中的电芯极片偏移、体积膨胀变形；电芯下料后的电阻测试、极耳预焊、极耳裁切、主焊工序等工序不需多次拆卸夹具，提高生产效率。

Description

一种电芯转运夹具

技术领域

本发明涉及一种电芯转运夹具技术领域。

背景技术

锂离子动力电池是目前在电动汽车上运用最广泛的能量载体，随着电动汽车的续航里程和安全性要求也在不断提高，电池单体不断向大容量、高能量密度方向发展，大长宽比的设计不仅可降低大容量、高能量密度电池的循环性能、热管理和安全等问题，在减少模组结构，大幅减少单体电池连接线束以及相关的流程工艺成本，大幅度提高成组效率（能量密度）也有明显效果，大长宽比的大容量电池在电动汽车上的广泛应用成为一个趋势。但在大长宽比电池的电芯在叠片成型后的电阻测试、极耳预焊、极耳裁切、主焊工序，转运中归因于大的长宽比电池的电芯在电芯长度方向上的力学性能，电芯易折弯、变形，不仅影响装配效率，还影响制程后的电池质量；电芯转运过程中无法保持一个恒定的压紧力，在转运过程中会出现电芯厚度发生变化，无法压紧及电芯移位等情况。

例如，一种在中国专利文献上公开的“电芯转运夹具”，其公告号CN203300739U，包括设有电芯容纳槽的托盘，所述托盘的顶面与底面两者之一上设有定位凸块，另一个上设有供相邻叠放的托盘上的定位凸块嵌入的定位凹槽，所述定位凸块具有在托盘的横向方向上相互背离的纵向定位面和在托盘的纵向方向上相互背离的横向定位面，所述定位凹槽具有用于与相邻叠放的托盘上定位凸块的相应纵向定位面和横向定位面分别挡止配合的纵向槽壁面和横向槽壁面。能够实现多层电芯的同时转运，但仍需要多次在夹具上上料和出料以进行后续电阻测试、极耳预焊、极耳裁切、主焊工序，在上下料过程中容易造成电芯弯曲变形，影响电芯的几何精度和装配后电池的一致性，同时影响工作效率。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的大长宽比叠片式电芯在进行电阻测试、极耳预焊、极耳裁切、主焊等后续工序转运过程中需要多次在夹具上上料和出料，影响电芯的几何精度和装配后电池的一致性，同时影响工作效率的问题，提供一种大长宽比叠片式锂离子动力电池制造过程中的电芯转运夹具，能够在夹具夹紧状态下进行后续工序，无需多次上下料，避免了在上下料过程中容易造成的电芯弯曲变形。

本发明是为了克服现有技术对电芯的压紧力无法保持恒定的问题，提供一种大长宽比叠片式锂离子动力电池制造过程中的电芯转运夹具，能够提供一个恒定的电芯压紧力。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电芯转运夹具，适用于大长宽比叠片式锂电池制造过程中的电芯转运，包括底座及盖板，所述底座包括底板、固定设置在底板上的框架及多块绝缘面板，所述框架呈大长宽比的矩形，所述绝缘面板设置在框架上，绝缘面板与绝缘面板之间存有间隙，所述框架的侧边对应间隙位置设有凹槽，所述间隙与凹槽共同构成用于机械手夹持电芯的夹持槽，所述绝缘面板位于框架两长侧边的部分上设置有定位凸块、极耳限位凸块及导向柱，所述定位凸块、极耳限位凸块及导向柱与框架固定连接，定位凸块与极耳限位凸块共同构成电芯限位槽，所述盖板上的对应位置设有与导向柱匹配的定位孔，所述框架与盖板通过锁紧机构锁紧，安装完成后电芯位于盖板与框架之间，极耳裸露在电芯转运夹具外。

绝缘板铺设在框架上，绝缘板用以承载电芯，绝缘板将电芯与框架隔离，既起到了将电芯垫高的作用又起到了绝缘的作用，绝缘板与绝缘板之间存有间隙，框架上设有凹槽，凹槽与间隙共同构成夹持槽，便于机械手夹持电芯以进行电芯的取放，又因为有多块绝缘面板，因此构成了多个夹持槽，对于大长宽比的电芯来说，夹持点越多，与电芯的接触面积越大，在夹持过程中电芯越不容易变形；定位凸块与极耳限位凸块构成的电芯限位槽起到了固定电芯的作用，防止电芯在水平方向上移动，极耳限位凸块同时起到了限定极耳的作用，保证了极耳与电芯的相对位置准确与固定；框架上固定有导向柱，降低了对精度的要求；通过盖板与框架的锁紧从而夹紧电芯，使得电芯在转运过程中无法在竖向上移动；极耳裸露在转运夹具外，后续的电阻测试、极耳预焊、极耳裁切、主焊工序可以直接进行，避免了多次拆装夹具及避免了在多次上下料过程中造成电芯变形，提高了生产效率及生产质量。

作为优选，所述锁紧机构包括设置在盖板上的磁铁吸附体、设置在框架上的电磁铁、设置在绝缘板上的压力传感器及设置在底板上的控制盒，所述控制盒包括电源及控制器，所述压力传感器及电磁铁与控制盒连接，磁铁吸附体与电磁铁上下对应设置，锁紧机构锁紧盖板时，所述磁铁吸附体与电磁铁之间存有间隙。通过盖板上的磁铁吸附体及框架上的电磁铁的磁吸作用对电芯进行压紧，正常状态下，电磁铁不通电，依靠磁铁吸附体与电磁铁的铁芯之间的吸力提供压紧力，绝缘板上设有压力传感器，当检测到的压力值变化，不在控制器的设定值时，表明盖板对电芯的压紧力变化，此时控制器调节通过电磁铁线圈的电流大小或方向来控制电磁铁的磁力，通过微调电磁铁的磁力来控制电磁铁与磁铁吸附体之间的磁吸力即盖板对电芯的压紧力，使的盖板对电芯的压紧力始终保持在设定值，保持恒定；盖板压紧电芯时，磁铁吸附体与电磁铁之间存有间隙，是保证盖板压紧力可调节的必要条件。

作为优选，所述绝缘板上靠近每个电磁铁处均设有一个压力传感器，每个电磁铁及每个压力传感器均与一个单独的控制盒连接。通过测量每个点的压力，对每个点进行微调，保证整个盖板对电芯的压紧力保持在设定值。

作为优选，所述盖板上设有用于视觉识别***识别定位的镂空。视觉识别***通过镂空检测框架上是否存在电芯及通过图像对比确定盖板的安装位置。

作为优选，所述极耳限位凸块的横截面呈L形且分别位于所述框架的四个角上，所述电磁铁位于框架的两长侧边上且贯穿绝缘板，所述盖板的两长侧边向外延伸有凸起，所述凸起上设有与导向柱相对应的定位孔及与电磁铁相对应的磁铁吸附体。极耳限位凸块的横截面呈L形且位于框架的四个角上，既能限定电芯位置又能限定极耳的位置。

作为优选，所述定位凸块及极耳限位凸块均通过固定螺栓与绝缘面板及框架固定。

作为优选，所述导向柱呈上小下大状。

作为优选，所述盖板的形状与所述电芯限位槽相适配。

作为优选，所述电芯限位槽的长与宽之比大于3：1。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）夹具定位凸块、极耳限位凸块可精确定位电芯，电芯转运过程中所受夹紧力一致，防止转运中的电芯极片偏移、体积膨胀变形；（2）电芯下料后的电阻测试、极耳预焊、极耳裁切、主焊工序等工序不需多次拆卸夹具，提高生产效率；（3）解决大长宽比电芯在转运过程中在长度方向上易折弯、变形的问题，提高制程后电池性能上的一致性。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明盖板***图的一种结构示意图；

图3是本发明底座的一种结构示意图。

图中：1、底板 11、框架 12、绝缘面板 13、定位凸块 131、固定螺栓 14、电磁铁15、导向柱 16、极耳限位凸块 17、夹持槽 18、控制盒 19、压力传感器 2、电芯 21、极耳 3、盖板 31、磁铁吸附体 311、通孔 312、螺丝 32、定位孔 33、镂空。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

在图1、图2及图3所示的实施例中，本发明的一种电芯转运夹具，适用于大长宽比叠片式锂电池制造过程中的电芯转运，包括底座及盖板3，所述底座包括矩形的底板1、固定设置在底板上的矩形框架11及5块矩形绝缘面板12，所述框架呈大长宽比的矩形，所述绝缘面板相互平行的设置在框架上，绝缘面板的两端与框架的两条长侧边通过固定螺栓固定连接，相邻的绝缘面板与绝缘面板之间存有间隙，所述框架的长侧边对应间隙位置设有凹槽，所述间隙与凹槽共同构成用于机械手夹持电芯2的夹持槽17，所述绝缘面板位于框架两长侧边的部分上设置有定位凸块13、极耳限位凸块16及导向柱15，4个极耳限位凸块的横截面呈L形且分别位于所述框架的四个角上，极耳限位凸块通过固定螺栓131与绝缘面板及框架固定连接，8个横截面为长方形的定位凸块位于所述框架的两条长侧边上，定位凸块通过固定螺栓与绝缘面板及框架固定连接，定位凸块与极耳限位凸块共同构成电芯限位槽，4个导向柱呈上小下大状，通过固定螺栓与绝缘面板及框架固定连接，所述盖板上的对应位置设有与导向柱匹配的定位孔32，所述框架与盖板通过锁紧机构锁紧，安装完成后电芯位于盖板与框架之间，极耳21裸露在电芯转运夹具外；所述锁紧机构包括设置在盖板上的磁铁吸附体31、设置在框架两长侧边上的6个电磁铁14、设置在绝缘板上的压力传感器19及设置在底板上的控制盒18，每个电磁铁及每个压力传感器均与一个单独的控制盒连接，由单独的控制盒控制，所述盖板的两长侧边向外延伸有6个凸起，凸起上设有与导向柱及电磁铁相对应的的定位孔及通孔311，磁铁吸附体通过通孔用螺丝312同上盖板固定，所述控制盒包括电源及控制器，所述压力传感器及电磁铁与控制盒连接，磁铁吸附体与电磁铁上下对应设置，锁紧机构锁紧盖板时，所述磁铁吸附体与电磁铁之间存有间隙，而非贴合状态；所述绝缘板上靠近每个电磁铁处均设有一个压力传感器，压力传感器位于电磁铁的内侧，正常状态下，电磁铁不通电，依靠磁铁吸附体与铁芯之间的吸力提供压紧力，绝缘板上设有压力传感器，当检测到的压力值变化，不在控制器的设定值时，表明盖板对电芯的压紧力变化，此时控制器调节通过电磁铁线圈的电流大小或方向来控制电磁铁的磁力，通过微调电磁铁的磁力来控制电磁铁与磁铁吸附体之间的磁吸力即盖板对电芯的压紧力，使的盖板对电芯的压紧力始终保持在设定值，保持恒定；所述盖板上设有用于视觉识别***识别定位的矩形镂空33，所述镂空数量为3个；所述盖板的形状与所述电芯限位槽相适配；电芯限位槽的长与宽之比为6：1。

如图3所示，底座呈上下对称结构，将绝缘面板从左至右定义为第一绝缘面板、第二绝缘面板、第三缘面板、第四绝缘面板及第五绝缘面板，第二绝缘面板的两端均设置有1个电磁铁、1个导向柱及1个定位凸块，第三绝缘面板的两端均设置有2个定位凸块及1个电磁铁，电磁铁位于2个定位凸块之间，第四绝缘面板的两端均设置有1个电磁铁、1个导向柱及1个定位凸块。

电芯转运的具体实施步骤：

S1：夹具的底板置于自动转运机构上，机械手把叠片、卷绕和贴胶带后的电芯夹持放入机械电芯定位槽中，此时机械手位于夹持槽内，电芯两端的极耳分别固定在两极耳限位凸块中；

S2：机械手从夹持槽中拔出；

S3：视觉识别***可识别的定位槽准确定位，通过机械手把盖板放置于电芯限位槽中，盖板上的定位孔***位于夹具底板上的导向柱上；同时通过置于夹具两侧的磁铁吸附体与电磁铁相，压紧电芯；

S4：通过转运机构把装载有电芯的夹具依次转运至电阻测试、极耳预焊、极耳裁切、主焊工序，然后通过机械手把电芯取出并入壳。

Claims (9)

1.一种电芯转运夹具，适用于大长宽比叠片式锂电池制造过程中的电芯转运，其特征是，包括底座及盖板，所述底座包括底板、固定设置在底板上的框架及多块绝缘面板，所述框架呈大长宽比的矩形，所述绝缘面板设置在框架上，绝缘面板与绝缘面板之间存有间隙，所述框架的侧边对应间隙位置设有凹槽，所述间隙与凹槽共同构成用于机械手夹持电芯的夹持槽，所述绝缘面板位于框架两长侧边的部分上设置有定位凸块、极耳限位凸块及导向柱，所述极耳限位凸块的横截面呈L形且位千框架的四个角上，所述定位凸块、极耳限位凸块及导向柱与框架固定连接，定位凸块与极耳限位凸块共同构成电芯限位槽，所述盖板上的对应位置设有与导向柱匹配的定位孔，所述框架与盖板通过锁紧机构锁紧，安装完成后电芯位于盖板与框架之间，极耳裸露在电芯转运夹具外。

2.根据权利要求1所述的一种电芯转运夹具，其特征是，所述锁紧机构包括设置在盖板上的磁铁吸附体、设置在框架上的电磁铁、设置在绝缘板上的压力传感器及设置在底板上的控制盒，所述控制盒包括电源及控制器，所述压力传感器及电磁铁与控制盒连接，磁铁吸附体与电磁铁上下对应设置，锁紧机构锁紧盖板时，所述磁铁吸附体与电磁铁之间存有间隙。

3.根据权利要求2所述的一种电芯转运夹具，其特征是，所述绝缘板上靠近每个电磁铁处均设有一个压力传感器，每个电磁铁及每个压力传感器均与一个单独的控制盒连接。

4.根据权利要求1所述的一种电芯转运夹具，其特征是，所述盖板上设有用于视觉识别***识别定位的镂空。

5.根据权利要求2所述的一种电芯转运夹具，其特征是，所述极耳限位凸块的横截面呈L形且分别位于所述框架的四个角上，所述电磁铁位于框架的两长侧边上且贯穿绝缘板，所述盖板的两长侧边向外延伸有凸起，所述凸起上设有与导向柱相对应的定位孔及与电磁铁相对应的磁铁吸附体。

6.根据权利要求1所述的一种电芯转运夹具，其特征是，所述定位凸块及极耳限位凸块均通过固定螺栓与绝缘面板及框架固定。

7.根据权利要求1所述的一种电芯转运夹具，其特征是，所述导向柱呈上小下大状。

8.根据权利要求6所述的一种电芯转运夹具，其特征是，所述盖板的形状与所述电芯限位槽相适配。

9.根据权利要求8所述的一种电芯转运夹具，其特征是，所述电芯限位槽的长与宽之比大于3：1。

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