CN114050297A - 一种用于液流电池堆组装的自动打包装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于液流电池堆组装的自动打包装置及方法，所述自动打包装置包括螺栓、电池堆端板、螺栓夹具和螺栓定位机构，螺栓和电池堆端板活动连接，螺栓夹具围绕电池堆端板一周设置，螺栓定位机构设于电池堆端板上方。采用本发明的自动打包装置，可通过螺栓与电池堆端板连接结构的设置、以及螺栓夹具和螺栓定位机构的配合使用，实现电堆打包的自动化，即能够将多根螺栓同时穿入电池堆端板，且满足自动拧紧的使用需求，实现液流电池堆装配的全自动化过程；还有效提高了生产效率和电池堆成品率；结构简单，操作方便。

Description

一种用于液流电池堆组装的自动打包装置及方法

技术领域

本发明属于电池组装技术领域，特别涉及一种用于液流电池堆组装的自动 打包装置及方法。

背景技术

随着可再生能源占比增加，电力***的调节能力不足问题突显，将制约可 再生能源产业发展。储能可以协助电力***调峰、调频，是解决电力***调节 能力不足的有力手段。而目前液流电池堆的组装方式还依赖于手工组装，生产 效率低、电池堆成品率低。若要实现规模化生产必须改变传统的装配方法，借 助机械自动化的力量提高电池堆的生产效率。

随着现代工业产品的更新换代和改造升级，在制造业的装配环节，拧紧质 量的要求日益提高。液流电池堆装配中的最后一步是将电堆打包，即长度>1m 的多根螺栓穿入上下端板对应的螺栓孔中，并最终进行拧紧。这一步目前是制 约着电池堆实现装配完全自动化的一大难点，全球尚没有针对大型液流电池堆 的穿螺栓、拧紧的自动化设备。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种用于液流电池堆组装的自动打包装置及方 法，能够实现电池堆的穿螺栓、拧紧的自动化过程。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种用于液流电池堆组装的自动打包装置，包括螺栓、电池堆端板、螺栓 夹具和螺栓定位机构，所述螺栓和电池堆端板活动连接，所述螺栓夹具围绕所 述电池堆端板设置，螺栓定位机构设于电池堆端板上方。

优选地，所述电池堆端板上设有梯形孔和扩边孔，所述扩边孔一侧连通所 述梯形孔，所述扩边孔另一侧与所述电池堆端板的侧面连通，所述梯形孔由配 件安置孔和螺栓插孔组成，所述配件安置孔为圆形，所述螺栓插孔与所述螺栓 适配，所述螺栓通过插设于所述梯形孔内与所述电池堆端板连接固定。

优选地，所述螺栓定位机构包括压力机、机械臂和相机，所述相机设于所 述机械臂上。

优选地，所述螺栓两端设有螺纹，所述螺栓中部与所述电池堆端板连接处 设有平位结构。

优选地，所述螺栓两端均设有弹簧，所述弹簧位于所述螺母和电池堆端板 之间。

优选地，所述螺栓夹具包括电机、钢板和移动导轨，所述钢板上设有若干 个夹爪，所述钢板位于所述移动导轨上与所述移动导轨滑动连接，钢所述板与 所述电机的输出端连接。

优选地，所述自动打包装置还包括用于拧紧螺母与螺栓的自动拧紧机构， 所述自动拧紧机构设于所述压力机上。

一种用于液流电池堆组装的自动打包方法，包括以下步骤：

采用螺栓定位机构将螺栓上端悬挂于电池堆端板的上端板上，并调节所述 螺栓向下移动至指定位置a；

采用螺栓夹具夹取所述螺栓的下端朝远离所述电池堆端板的方向移动，调 节所述螺栓与电池堆端板间的夹角至预设角度；

采用所述螺栓定位机构将所述螺栓向下移动至指定位置b；

采用所述螺栓夹具夹取所述螺栓的下端朝靠近所述电池堆端板的方向移 动，至所述螺栓的下端与所述电池堆端板的下端板连接。

优选地，还包括通过自动拧紧机构拧紧螺母与所述螺栓。

优选地，所述采用螺栓定位机构将螺栓上端悬挂于电池堆端板的上端板上， 并调节所述螺栓向下移动至指定位置a具体包括：机械臂通过相机识别位置信 息抓起所述螺栓悬挂于所述电池堆端板的上端板上，压力机下压所述螺栓，以 调节所述螺栓向下移动至所述指定位置a，然后所述压力机保压暂停。

优选地，在所述采用螺栓定位机构将螺栓上端悬挂于电池堆端板的上端板 上前，先将所述螺栓的两端安装上螺母和弹簧。

本发明具有以下有益效果：自动打包装置通过螺栓与电池堆端板连接结构 的设置、以及螺栓夹具和螺栓定位机构的配合使用，实现了电堆打包的自动化， 即能够将多根螺栓同时穿入电池堆端板，且满足自动拧紧的使用需求，实现液 流电池堆装配的全自动化过程；还有效提高了生产效率和电池堆成品率；结构 简单，操作方便。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明 书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可 通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描 述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出 创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的电池堆端板与螺栓连接的局部结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的电池堆端板与螺栓连接的结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的梯形孔和扩边孔结构示意图；

图4示出了本发明的液流电池堆组装的自动打包过程示意图；

图5示出了本发明的螺栓夹具结构示意图；

图中：1、电池堆端板；2、梯形孔；3、扩边孔；4、螺栓；5、平位结构； 6、弹簧；7、螺母；8、钢板；9、移动导轨；10、夹爪。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中 的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种用于液流电池堆组装的自动打包装置，所述自动打包装置包括若干个 螺栓4、电池堆端板1、螺栓夹具、螺栓定位机构和用于拧紧螺母7与螺栓4 的自动拧紧机构，电池堆端板1包括上端板和下端板，螺栓4和电池堆端板1 活动连接，螺栓夹具围绕电池堆端板1一周设置，螺栓定位机构设于电池堆端 板1上方；如图1所示，电池堆端板1上设有若干个梯形孔2和若干个扩边孔 3，梯形孔2、扩边孔3与螺栓4三者的数量相同，扩边孔3一侧连通梯形孔2， 扩边孔3另一侧与电池堆端板1的侧面连通，梯形孔2通过扩边孔3与电池堆 端板1的侧面连通，梯形孔2由配件安置孔和螺栓插孔组成(上端板上，配件 安置孔位于螺栓插孔上方；下端板上，配件安置孔位于螺栓插孔下方)，配件 安置孔为圆形，螺栓4通过插设于梯形孔2内与电池堆端板1连接。螺栓4两 端设有螺纹，中间与电池堆端板1连接处设有防止螺栓4相对梯形孔2旋转的 平位结构5，平位结构5可以为在螺栓4中间的平滑段任意方向开设的任意数 量的凹陷平面，梯形孔2的螺栓插孔与所述螺栓4的平位结构5适配，螺栓插 孔的截面可以为三角形、梯形、长方形或正方形中的任意一种。示例性地螺栓 插孔选用长方形孔，如图3所示，长方形的短边位于梯形孔2和扩边孔3的连 接处，梯形孔2的宽度沿电池堆端板1由外向内的方向呈现逐渐变窄的趋势。 如图2所示，螺栓4的平位结构5与梯形孔2的螺栓插孔贴合设置，防止螺栓 4旋转。螺栓4两端均设有螺母7和弹簧6，螺母7直径小于所述梯形孔2的配 件安置孔直径，弹簧6位于螺母7和电池堆端板1之间。自动拧紧机构包含至少1台拧紧枪和三轴运动结构，拧紧枪位于三轴运动结构上可实现三维立体的 空间移动。

进一步地，所述螺栓定位机构包括压力机、机械臂和相机，相机设于机械 臂的执行端上，机械臂的执行端上还设有执行爪，机械臂设于压力机上；所述 螺栓夹具包括伺服电机(电机可以选用伺服电机或气动电机，示例性地选用伺 服电机)、钢板8和移动导轨9，如图5所示，钢板8上设有一个或一个以上 的夹爪10，钢板8位于移动导轨9上与移动导轨9滑动连接，钢板8与电机输 出端连接，钢板8在伺服电机带动下沿远离或靠近电池堆端板1的方向移动。

如图4所示，本发明的自动打包装置工作原理如下：初始状态时先将 螺母7、弹簧6、垫片等零部件先安装在螺栓4两端，从螺栓4端部到中间 部位的顺序依次是螺母7、垫片和弹簧6，将螺栓4挂在螺栓架上，当电池 堆完成堆叠后，进入自动打包过程。第一步，如图4(a)所示，机械臂执 行端的执行爪抓取螺栓4，通过CCD(电荷耦合器件)相机(即相机，示 例性地选用CCD相机)拍照螺栓4与电池堆端板1扩边孔3上的特征信息 进行定位，将螺栓4准确的挂在电池堆端板1上端板的梯形孔2中，螺母7、 垫片和弹簧6等部件卡设在配件安置孔内。随后压力机下压螺栓4，如图4 (b)所示，当螺栓4下端达到指定位置时(通常是靠近电池堆端板1下端 板处)，压力机保压暂停；第二步，螺栓夹具在伺服电机驱动下，有钢板8 上的夹爪10执行夹取螺栓4的下端的动作，并沿移动导轨9朝远离电池堆 端板1的方向移动，将螺栓4拉开使螺栓4与电池堆端板1呈现一定角度， 拉开的角度至螺栓4的下端移出电池堆端板1的上方，如图4(c)所示； 第三步，再次启动压力机，继续施加压力直至螺栓4向下移动至预设位置 (预设位置能够满足螺栓4的下端返回电池堆端板1时，螺栓4下端的平 位结构5可以卡设进电池堆端板1下端板的梯形孔2内)；第四步，再次 启动螺栓夹具，由夹爪10夹取螺栓4的下端，在伺服电机带动下，将螺栓 4的下端由电池堆端板1下端板的扩边孔3送入梯形孔2内，如图4(d) 所示，螺栓4的平位结构5卡设在梯形孔2的螺栓插孔内，弹簧6、垫片和 螺母7等零部件卡设在配件安置孔内；第五步，螺栓夹具移出工位，由拧 紧枪通过三轴运动结构的带动，依次拧紧每根螺杆，直至达到设定的扭矩， 自动打包结束。

本发明通过电池堆端板和螺栓结构的设计，再配合整个装置中的其他结构 部件，如螺栓夹具、螺栓定位机构的自动拧紧机构的共同配合使用，结构简单， 操作方便，使两者相互连接，灵活取放，同时还能满足紧固连接的要求。上述 过程实现了液流电池堆装配中的最后一步--将电堆打包，即长度>1m的多根螺 栓穿入上下端板对应的螺栓孔中，并最终进行拧紧，成功克服了制约着电池堆 实现装配完全自动化的一大难点，能够将多根螺栓同时穿入电池堆端板，最终 实现了电堆打包的自动化，且满足自动拧紧的使用需求，将液流电池堆装配的 过程全自动化。

一种用于液流电池堆组装的自动打包方法，所述方法基于上述用于液流电 池堆组装的自动打包装置，包括以下步骤：

先将螺栓4两端安装上螺母7和弹簧6，采用螺栓定位机构将螺栓4上端 悬挂于电池堆端板1的上端板上，并调节螺栓4向下移动至指定位置a；

采用螺栓夹具夹取螺栓4的下端朝远离电池堆端板1的方向移动，调节螺 栓4与电池堆端板1至预设角度；

再次采用螺栓定位机构将螺栓4向下移动至指定位置b；

再次采用螺栓夹具夹取螺栓4的下端朝靠近电池堆端板1的方向移动，至 螺栓4的下端与电池堆端板1的下端板连接；

通过自动拧紧机构拧紧螺母7与螺栓4。

进一步地，所述采用螺栓定位机构将螺栓4悬挂于电池堆端板1的上端板 上，并调节螺栓4向下移动至指定位置具体为：机械臂通过相机识别位置信息 抓起螺栓4悬挂于电池堆端板1的上端板上，压力机下压螺栓4调节螺栓4向 下移动至指定位置，压力机保压暂停。

综上所述，本发明的自动打包装置通过螺栓与电池堆端板连接结构的设置、 以及螺栓夹具和螺栓定位机构的配合使用，实现了电堆打包的自动化，即能够 将多根螺栓同时穿入电池堆端板，且满足自动拧紧的使用需求，实现液流电池 堆装配的全自动化过程；还有效提高了生产效率和电池堆成品率；结构简单， 操作方法简便。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员 应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其 中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的 本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种用于液流电池堆组装的自动打包装置，其特征在于，包括螺栓、电池堆端板、螺栓夹具和螺栓定位机构，所述螺栓和电池堆端板活动连接，所述螺栓夹具围绕所述电池堆端板设置，螺栓定位机构设于电池堆端板上方。

2.根据权利要求1所述的用于液流电池堆组装的自动打包装置，其特征在于，所述电池堆端板上设有梯形孔和扩边孔，所述扩边孔一侧连通所述梯形孔，所述扩边孔另一侧与所述电池堆端板的侧面连通，所述梯形孔由配件安置孔和螺栓插孔组成，所述配件安置孔为圆形，所述螺栓插孔与所述螺栓适配，所述螺栓通过插设于所述梯形孔内与所述电池堆端板连接固定。

3.根据权利要求1所述的用于液流电池堆组装的自动打包装置，其特征在于，所述螺栓定位机构包括压力机、机械臂和相机，所述相机设于所述机械臂上。

4.根据权利要求2所述的用于液流电池堆组装的自动打包装置，其特征在于，所述螺栓两端设有螺纹，所述螺栓中部与所述电池堆端板连接处设有平位结构。

5.根据权利要求4所述的用于液流电池堆组装的自动打包装置，其特征在于，所述螺栓两端均设有弹簧，所述弹簧位于所述螺母和电池堆端板之间。

6.根据权利要求1-5任一所述的用于液流电池堆组装的自动打包装置，其特征在于，所述螺栓夹具包括电机、钢板和移动导轨，所述钢板上设有若干个夹爪，所述钢板位于所述移动导轨上与所述移动导轨滑动连接，钢所述板与所述电机的输出端连接。

7.根据权利要求6所述的用于液流电池堆组装的自动打包装置，其特征在于，所述自动打包装置还包括用于拧紧螺母与螺栓的自动拧紧机构，所述自动拧紧机构设于所述压力机上。

8.一种用于液流电池堆组装的自动打包方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的用于液流电池堆组装的自动打包装置，包括以下步骤：

采用螺栓定位机构将螺栓上端悬挂于电池堆端板的上端板上，并调节所述螺栓向下移动至指定位置a；

采用螺栓夹具夹取所述螺栓的下端朝远离所述电池堆端板的方向移动，调节所述螺栓与电池堆端板间的夹角至预设角度；

采用所述螺栓定位机构将所述螺栓向下移动至指定位置b；

采用所述螺栓夹具夹取所述螺栓的下端朝靠近所述电池堆端板的方向移动，至所述螺栓的下端与所述电池堆端板的下端板连接。

9.根据权利要求8所述的用于液流电池堆组装的自动打包方法，其特征在于，还包括通过自动拧紧机构拧紧螺母与所述螺栓。

10.根据权利要求8所述的用于液流电池堆组装的自动打包方法，其特征在于，所述采用螺栓定位机构将螺栓上端悬挂于电池堆端板的上端板上，并调节所述螺栓向下移动至指定位置a具体包括：机械臂通过相机识别位置信息抓起所述螺栓悬挂于所述电池堆端板的上端板上，压力机下压所述螺栓，以调节所述螺栓向下移动至所述指定位置a，然后所述压力机保压暂停。

11.根据权利要求8-10任一所述的用于液流电池堆组装的自动打包方法，其特征在于，在所述采用螺栓定位机构将螺栓上端悬挂于电池堆端板的上端板上前，先将所述螺栓的两端安装上螺母和弹簧。

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