CN212676326U - 用于电池模组底部自动包覆的专机设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于电池模组底部自动包覆的专机设备，其包括包覆机组和包覆仿形移载机械手，所述包覆仿形移载机械手夹持电池模组，所述包覆机组包括：包覆机组机架；周面包覆组件，连接在所述包覆机组机架上，所述周面包覆组件将包覆带沿电池模组的周面底部进行包覆；以及底面包覆组件，连接在所述包覆机组机架上，所述底面包覆组件将包覆带沿电池模组的底部两侧进行包覆。本实用新型可使动力锂电池模组底部的包覆工序作业模式发生变更，实现包覆工序“机器换人”的目的，大幅提高包覆作业效率、包覆质量。

Description

用于电池模组底部自动包覆的专机设备

技术领域

本实用新型涉及电池模组包装技术领域，具体地说，是涉及一种用于电池模组底部自动包覆的专机设备。

背景技术

近年来，新能源汽车动力锂电池模组灌胶工艺作为一项软包电池成组的新工艺，可大幅提高电池模组的导热性能、成组强度、缓冲减震性能和绝缘防护性能，进而大幅提高动力电池及整车工作的稳定性和可靠性。但灌胶工序之前的包覆防护措施需设计合理，一套功能完善的自动包覆设备可有效阻止灌胶时出现的余胶溢流、固化飞边、电芯污染等质量问题，进而可大幅减少灌胶的后处理工作，提升灌胶工作效率与灌胶质量。实际工作中，包覆工序基本上采用人工粘覆的形式，工作效率低下，随机性强，导致产品一致较低。目前，市场上缺乏可用于动力锂电池模组底部自动包覆的专用设备，故无法满足动力电池行业的发展需求。

随着可编程控制器、伺服驱动、柔性机械手等软硬件技术日臻成熟，智能化生产已经深入到各个工业领域，动力锂电池行业亦是如此。特别是新一代人工智能技术、深度学习技术、视觉检测技术等学科交叉融合，极大地推动了核心单元设备的技术升级，从而推动了包覆技术的向着自动化、智能化、安全高效、高精度等方向发展。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于电池模组底部自动包覆的专机设备，对方形软包动力锂电池模组灌胶工艺之前的自动包覆。

为了实现上述目的，本实用新型的用于电池模组底部自动包覆的专机设备，包括包覆机组和包覆仿形移载机械手，所述包覆仿形移载机械手夹持电池模组，所述包覆机组包括：

包覆机组机架；

周面包覆组件，连接在所述包覆机组机架上，所述周面包覆组件将包覆带沿电池模组的周面底部进行包覆；以及

底面包覆组件，连接在所述包覆机组机架上，所述底面包覆组件将包覆带沿电池模组的底部两侧进行包覆。

其中，所述包覆仿形移载机械手包括机械手机架和连接在所述机械手机架上的模组拾取手爪，所述模组拾取手爪用于夹持电池模组。

其中，所述模组拾取手爪包括手爪基板以及分别连接在所述手爪基板上的夹取机构和升降机构，所述夹取机构夹取电池模组，所述升降机构带动电池模组升降。

其中，所述模组拾取手爪通过第一方向移动组件、第二方向移动组件和第三方向移动组件连接在所述机械手机架上。

其中，所述底面包覆组件和周面包覆组件分别包括视觉检测***。

其中，所述底面包覆组件包括底座和对称连接在所述底座上的第一底面包覆模组和第二底面包覆模组，所述第一底面包覆模组和第二底面包覆模组之间具有间距，所述第一底面包覆模组和第二底面包覆模组分别对应电池模组的底部两侧。

其中，所述第一底面包覆模组和第二底面包覆模组移动连接在所述底座上以调节所述间距。

其中，所述第一底面包覆模组和第二底面包覆模组分别包括底面包覆压合轮组和底面裁切件，所述包覆仿形移载机械手带动所夹持的电池模组仿形运动，所述底面包覆压合轮组沿所夹持的电池模组的底部贴敷包覆带，所述底面裁切件用于裁切包覆带。

其中，所述周面包覆组件包括周面包覆轮组和周面裁切件，所述包覆仿形移载机械手带动所夹持的电池模组仿形运动，所述周面包覆轮组沿所述电池模组的周面贴敷包覆带，所述周面裁切件用于裁切包覆带。

本实用新型的有益功效在于，本实用新型的用于电池模组底部自动包覆的专机设备以及方法可使动力锂电池模组底部的包覆工序作业模式发生变更，实现包覆工序“机器换人”的目的，大幅提高包覆作业效率、包覆质量。

本实用新型的用于电池模组底部自动包覆的专机设备融合了伺服驱动、可编程控制、机器视觉、工业机器人等技术，保证了本专机设备的可行性、先进性，可促使电池模组底部包覆作业模式发生重大改变。

本实用新型的用于电池模组底部自动包覆的专机设备采用柔性机械手与包覆机组巧妙仿形配合，可实现对不同轮廓形状的方形软包电池模组底面进行可靠的仿形包覆，可实现直面包覆、曲面包覆、周面包覆、底面包覆，具有无死角贴装、占地空间小、上料方便、产品切换简便等优点，并可对包覆过程的包覆质量进行实时在线视觉检测，有效解决电池模组底部包覆工序存在的棘手共性问题。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型的用于电池模组自动包覆的专机设备的一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的专机设备的包覆机组的一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型的专机设备的包覆仿形移载机械手的一实施例的结构示意图；

图4为本实用新型的专机设备的包覆仿形移载机械手的模组拾取手爪工作状态的一方向结构示意图；

图5为本实用新型的专机设备的包覆仿形移载机械手的模组拾取手爪工作状态的另一方向结构示意图；

图6为本实用新型的专机设备的包覆机组的底面包覆组件的一实施例的结构示意图；

图7为本实用新型的专机设备的包覆机组的底面包覆组件的其中一个底面包覆模组的一方向结构示意图；

图8为本实用新型的专机设备的包覆机组的底面包覆组件的其中一个底面包覆模组的另一方向结构示意图；

图9为本实用新型专机设备的包覆机组的底面包覆组件的工作状态局部结构示意图；

图10为本实用新型专机设备的包覆机组的底面包覆工作简图；

图11为本实用新型专机设备的包覆机组的周面包覆组件的一实施例的结构示意图；

图12为本实用新型专机设备的包覆机组的周面包覆组件的工作状态局部结构示意图；

图13为本实用新型专机设备的包覆机组的周面包覆工作简图。

其中，附图标记

1 包覆机组

11 包覆机组机架

12 包覆机组防护装置

13 电池模组进出料模组

14 周面包覆组件

15 底面包覆组件

15a 底座

15b 第一底面包覆模组

15c 第二底面包覆模组

151 底面包覆组件安装板

152 辅助轮组一

153 辅助轮组二

154 轮组安装板

155 剪刀推进气缸安装板

156 防粘块

157 剪刀推进气缸

158 剪刀

159 随动轮组

160 底面包覆压合轮组

161 输送轮组安装板

162 输送轮组

163 视觉检测***

164 视觉检测***安装板

165 包覆推进气缸

166 包覆推进气缸安装板

167 盘式防护介质三爪卡盘

168 盘式防护介质

169 剪切气缸安装板

170 剪切气缸

171 盘式防护介质三爪卡盘安装组件

2 包覆仿形移载机械手

21 机械手机架

22 X轴行走组件

23 Y轴行走组件

24 Z轴升降组件

25 R轴旋转组件

26 模组拾取手爪

261 手爪基板

262 拾取手爪夹紧板

263 夹紧直线导轨组件

264 夹紧板缓冲组件

265 夹紧气缸

266 升降气缸

267 升降气缸连接组件

268 升降气缸连接组件安装板

269 升降直线导轨组件

3 电池模组

4 包覆带

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。

本实用新型的用于电池模组底部自动包覆的专机设备，主要用于方形软包动力锂电池模组底部自动包覆防护介质，如绝缘纸、防护膜等，进而下一步为电池模组底部灌胶工序做准备。本实用新型采用柔性机械手与包覆机组巧妙仿形配合，可实现直面包覆、曲面包覆、周面包覆、底面包覆，具有无死角贴装、占地空间小、上料方便、产品切换简便等优点，并可对包覆过程的包覆质量进行实时在线视觉检测。

如图1至图5所示，本实用新型用于电池模组底部自动包覆的专机设备包括包覆机组1和包覆仿形移载机械手2。包覆机组1与包覆仿形移载机械手2为嵌套组合式结构，包覆仿形移载机械手2夹持电池模组3仿形运动，包覆机组1对电池模组3的周面和底面进行包覆。其中，包覆机组1包括包覆机组机架11以及分别连接在包覆机组机架11上的周面包覆组件14和底面包覆组件15，周面包覆组件14配合包覆仿形移载机械手2实现对电池模组3底部周面的自动包覆，底面包覆组件15配合包覆仿形移载机械手2实现对电池模组3底部底面的自动包覆，并支持直面包覆与曲面包覆，具有很强的适应性。

如图3至图5所示，包覆仿形移载机械手2包括机械手机架21和连接在机械手机架21上的模组拾取手爪26，模组拾取手爪26用于夹持电池模组3。模组拾取手爪26通过第一方向移动组件、第二方向移动组件和第三方向移动组件连接在机械手机架21上，以使模组拾取手爪26能够沿第一方向、第二方向以及第三方向移动。模组拾取手爪26包括手爪基板261以及分别连接在手爪基板261上的夹取机构和升降机构，夹取机构夹取电池模组3，升降机构带动电池模组3升降。

详细来说，包覆仿形移载机械手2还包括X轴行走组件22、Y轴行走组件23、Z轴升降组件24和R轴旋转组件25。X轴行走组件22安装在机械手机架21的顶部；Y轴行走组件23安装在X轴行走组件22之上；Z轴升降组件24安装在Y轴行走组件23侧面；R轴旋转组件25安装在Z轴升降组件24底部；模组拾取组件26安装在R轴旋转组件25的法兰之上。机械手机架21主体采用工业无缝钢管焊接拼装而成，结构强度高，抗冲击性强，整体运行稳固；X轴行走组件22采用伺服电机驱动同步带沿半圆型滑轨实现进给运动；Y轴行走组件23采用伺服电机驱动同步带沿直线导轨组件实现进给运动；Z轴升降组件24采用伺服电机驱动一体式直线模组实现进给运动；R轴旋转组件25采用伺服电机驱动齿轮副实现旋转进给；模组拾取组件26采用双面气动夹紧及定位钩销实现。同时，模组拾取组件26采用包胶工艺处理，避免金属夹板直接接触电池模组，避免模组刮擦等机械性损伤，保证电池模组3在包覆过程中的安全性。

模组拾取手爪26的夹取机构包括拾取手爪夹紧板262、夹紧直线导轨组件263、夹紧板缓冲组件264、夹紧气缸265，升降机构包括升降气缸266、升降气缸连接组件267、升降气缸连接组件安装板268、升降直线导轨组件269。手爪基板261用于联结R轴旋转组件25的法兰；拾取手爪夹紧板262经由夹紧直线导轨组件263安装于手爪基板261之上，并通过夹紧气缸265驱动实现对电池模组3的夹紧；升降气缸连接组件267经由升降气缸连接组件安装板268、升降直线导轨组件269安装于手爪安装基板261之上，并通过升降气缸266实现对电池模组3的上下移位。

复参照图1和图2，包覆机组1还包括包覆机组防护装置12和电池模组进出料模组13。包覆机组防护装置12通过铝型材角件安装在包覆机组机架11上，电池模组进出料模组13通过方管焊接件安装在包覆机组机架11上。包覆机组机架11主体采用铝型材结构，便于模块化组装，性价比较高，周面包覆组件14共一组，底面包覆组件15共两组，两组平行布置；电池模组进出料模组13采用往复式进出料结构，使操作者远离包覆区，操作安全性好。

本实用新型通过合理设计包覆机组1的一组周面包覆组件14、两组底面包覆组件15的空间分布，借助包覆仿形移载机械手2的插补运动(即控制***依照预设程序确定包覆仿形移载机械手2运动轨迹的全部过程)无限逼近所需的包覆路径曲线，可实现电池模组3的底部直面包覆、曲面包覆、周面包覆、底面包覆等多种型式的自动包覆。本实用新型特殊的结构设计，针对不同形状及不同尺寸的模组具有良好的兼容性。

详细来说，如图6至10所示，底面包覆组件15包括底座15a和对称连接在底座15a上的第一底面包覆模组15b和第二底面包覆模组15c，第一底面包覆模组15b和第二底面包覆模组15c之间具有间距d，第一底面包覆模组15a和第二底面包覆模组15b分别对应电池模组3的底部两侧，以对电池模组3的底部两侧进行包覆。第一底面包覆模组15b和第二底面包覆模组15c分别包括底面包覆压合轮组160和底面裁切件，底面包覆压合轮组160沿包覆仿形移载机械手2夹持的电池模组3的底部贴敷包覆带4，底面裁切件用于裁切包覆带4。第一底面包覆模组15b和第二底面包覆模组15c配合包覆仿形移载机械手2实现对电池模组3的底部直面的自动包覆，工艺流程具体为：包覆仿形移载机械手2所属的模组拾取手爪26先拾取电池模组3，然后沿图9中所示方向M进行直线运动，直线运动过程中底面包覆压合轮组160将包覆带4贴敷在电池模组3底面，完成对电池模组3底部直面的包覆作业(如图10所示)。

第一底面包覆模组15b和第二底面包覆模组15c结构对称，参照图6至图10，以其中一组底面包覆模组为例，详细来说，其还包括底面包覆组件安装板151、辅助轮组一152、辅助轮组二153、轮组安装板154、剪刀推进气缸安装板155、防粘块156、剪刀推进气缸157、剪刀158、随动轮组159、输送轮组安装板161、输送轮组162、视觉检测***163、视觉检测***安装板164、包覆推进气缸165、包覆推进气缸安装板166、盘式防护介质三爪卡盘167、盘式防护介质168、剪切气缸安装板169、剪切气缸170、盘式防护介质三爪卡盘安装组件171。

底面包覆组件安装板151用于与机架台面的装配固定；辅助轮组一152固定于底面包覆组件安装板151侧面；辅助轮组二153通过轮组安装板154固定于底面包覆组件安装板151顶部，一方面用于防护介质辅助张紧，另一方面作为旋转铰链使用；防粘块156安装于轮组安装板154，依附于辅助轮组二153与随动轮组159；剪刀推进气缸157固定于剪刀推进气缸安装板155之上，用于将剪刀158推出至剪切位，为防护介质剪切做准备；剪刀158安装于剪切气缸安装板169之上；随动轮组159安装于轮组安装板154之上；底面包覆压合轮组160用于实现对电池模组底部包覆带防护介质的边缘压合；输送轮组162安装于输送轮组安装板161之上，用于实现电池模组的流出；视觉检测***163安装于视觉检测***安装板164之上，用于实现对包覆质量的自动检测与判定；的包覆推进气缸165通过包覆推进气缸安装板166固定于底面包覆组件安装板151之上，用于驱动轮组安装板154沿着辅助轮组二153所在的铰链实现对电池模组贴紧包覆；盘式防护介质三爪卡盘167通过盘式防护介质三爪卡盘安装组件171安装于底面包覆组件安装板151之上；盘式防护介质168通过盘式防护介质三爪卡盘167进行上料固定；剪切气缸170安装于剪切气缸安装板169之上，用于实现对防护介质的裁切。

其中，第一底面包覆模组15b和第二底面包覆模组15c移动连接在底座15a上以调节间距d，从而在包覆仿形移载机械手2的运动行程范围内、在包覆机组1所属的底面包覆组件15的可调间距d范围内，该专机设备对不同长度、宽度、高度的电池模组均具有很好的兼容性。

本实施例中，第一底面包覆模组15b和第二底面包覆模组15c通过伺服电机驱动正反螺旋丝杠，沿直线导轨组件运动以实现自动变距，进而可根据待包覆电池模组的长度进行自动调整。

如图11至图13所示，本实用新型的周面包覆组件14结构组成与底面包覆组件15类似，用于实现对电池模组底部周向的包覆，并可兼容直面与曲面包覆。本实用新型的周面包覆组件14包括周面包覆轮组和周面裁切件，周面包覆轮组沿包覆仿形移载机械手夹持的电池模组的周免包覆包覆带，周面裁切件用于裁切包覆带。

一组周面包覆组件14配合包覆仿形移载机械手2实现对电池模组3的底部周面的自动包覆，具体工艺流程为：如图12和图13所示，包覆仿形移载机械手2所属的模组拾取手爪26先拾取电池模组3，然后夹持电池模组沿着图9中方向N进行插补运动，在插补运动过程中周面包覆组件14的包覆轮组驱动包覆带4跟随贴敷在电池模组3底部的周面上，完成对电池模组3底部周面的包覆作业。

另，周面包覆组件14、底面包覆组件15均具有视觉检测***，例如，底面包覆组件15包括视觉检测***163，用于对包覆过程中的包覆质量缺陷进行实时自动检测、实时自动判定。具体检测流程为：在视觉***中建立标准图像模板，将实时检测的包覆带图像与标准图像模板进行匹配，如完全匹配，则说明包覆质量合格；如无法匹配，则根据图像处理结果进行分类，识别气泡、起鼓、起皱等包覆缺陷。本实用新型通过设置视觉检测***，可实现对电池模组包覆过程中的包覆质量进行实时在线监控，彻底解决了电池模组底部包覆工序存在的人工检查耗时耗力、质量一致性难以把控等棘手共性问题。

综上，本实用新型的用于电池模组底部自动包覆的方法，包括如下步骤：

包覆仿形移载机械手夹取电池模组；

周面包覆组件对包覆仿形移载机械手夹取的电池模组的周向底面进行包覆；

底面包覆组件对包覆仿形移载机械手夹取的电池模组的底面两侧进行包覆；

其中，包覆仿形移载机械手夹取电池模组依照预设的包覆路径仿形运动，周面包覆组件和底面包覆组件分别对电池模组的周面和底面仿形包覆。

本实用新型可实现针对不同轮廓形状的电池模组底面仿形包覆，并通过设计各包覆机组的空间分布，解决了电池模组底部周边及底面的空间包覆问题。该设备特殊的结构设计，针对不同形状及不同尺寸的模组具有很好的兼容性。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于电池模组底部自动包覆的专机设备，其特征在于，包括包覆机组和包覆仿形移载机械手，所述包覆仿形移载机械手夹持电池模组，所述包覆机组包括：

包覆机组机架；

周面包覆组件，连接在所述包覆机组机架上，所述周面包覆组件将包覆带沿电池模组的周面底部进行包覆；以及

底面包覆组件，连接在所述包覆机组机架上，所述底面包覆组件将包覆带沿电池模组的底部两侧进行包覆。

2.根据权利要求1所述的用于电池模组底部自动包覆的专机设备，其特征在于，所述包覆仿形移载机械手包括机械手机架和连接在所述机械手机架上的模组拾取手爪，所述模组拾取手爪用于夹持电池模组。

3.根据权利要求2所述的用于电池模组底部自动包覆的专机设备，其特征在于，所述模组拾取手爪包括手爪基板以及分别连接在所述手爪基板上的夹取机构和升降机构，所述夹取机构夹取电池模组，所述升降机构带动电池模组升降。

4.根据权利要求2所述的用于电池模组底部自动包覆的专机设备，其特征在于，所述模组拾取手爪通过第一方向移动组件、第二方向移动组件和第三方向移动组件连接在所述机械手机架上。

5.根据权利要求1所述的用于电池模组底部自动包覆的专机设备，其特征在于，所述底面包覆组件和周面包覆组件分别包括视觉检测***。

6.根据权利要求1至5任一项所述的用于电池模组底部自动包覆的专机设备，其特征在于，所述底面包覆组件包括底座和对称连接在所述底座上的第一底面包覆模组和第二底面包覆模组，所述第一底面包覆模组和第二底面包覆模组之间具有间距，所述第一底面包覆模组和第二底面包覆模组分别对应电池模组的底部两侧。

7.根据权利要求6所述的用于电池模组底部自动包覆的专机设备，其特征在于，所述第一底面包覆模组和第二底面包覆模组移动连接在所述底座上以调节所述间距。

8.根据权利要求6所述的用于电池模组底部自动包覆的专机设备，其特征在于，所述第一底面包覆模组和第二底面包覆模组分别包括底面包覆压合轮组和底面裁切件，所述包覆仿形移载机械手带动所夹持的电池模组仿形运动，所述底面包覆压合轮组沿所夹持的电池模组的底部贴敷包覆带，所述底面裁切件用于裁切包覆带。

9.根据权利要求1至5任一项所述的用于电池模组底部自动包覆的专机设备，其特征在于，所述周面包覆组件包括周面包覆轮组和周面裁切件，所述包覆仿形移载机械手带动所夹持的电池模组仿形运动，所述周面包覆轮组沿所述电池模组的周面贴敷包覆带，所述周面裁切件用于裁切包覆带。

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