軟包鋰電池冷熱壓夾具化成自動生產線的制作方法

本發明涉及一種軟包鋰電池冷熱壓夾具化成自動生產線。

背景技術：

在軟包鋰電池的生產工藝中，化成，熱壓，冷壓是鋰電池成形過程中三個重要的工序。化成是對鋰電池內部活性進行激活以保證其具有良好的充放電性能、循環壽命，熱壓夾具化成對軟包鋰電池的上述性能提高更加明顯，冷壓成形對電池外觀有更好作用。

在現有軟包鋰電池生產設備與工序中，鋰電池的熱壓化成、冷壓定形都是分開實施的，這樣就需要不同的設備或者夾具工裝，分為三個工序進行制造，這樣人工搬運操作的工作量較大，生產效率也很低，設備投資大，占地面積大。應用本發明專利的設備可以做到減少上述不足，提高生產效率，減少時間及投入成本。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提出了一種軟包鋰電池冷、熱壓夾具化成自動生產設備，該設備將鋰電池的化成、熱壓、冷壓三個工序集中在同一設備中，縮短簡化各工序之間時間和流程，電池放置在電池托盤中通過自動流水線和電池抓手，實現自動化無人化操作，避免人工操作的軟包鋰電池冷熱壓夾具化成自動生產線。

本發明所述的軟包鋰電池冷熱壓夾具化成自動生產線，其特征在于：包括機架、熱壓夾具化成單元、冷壓成形夾具單元、充放電化成控制單元、電池上下料單元、移栽機械手單元、生產流程控制檢測單元、安全報警單元以及控制器；所述機架的一端設有加工工位；所述熱壓夾具化成單元、所述充放電化成控制單元均沿機架軸向布置在其表面，并且每一套熱壓夾具化成單元對應一套充放電化成控制單元；所述冷壓成形夾具單元、所述電池上下料單元以及所述移栽機械手單元設置在機架的加工工位處，并且所述移栽機械手單元的移動范圍覆蓋整個加工工位；所述生產流程控制檢測單元、安全報警單元以及中央控制器均安裝在所述機架上；所述生產流程控制檢測單元與所述中央控制器雙向通信，所述安全報警單元與所述中央控制器的相應的信號輸出端電連；

所述熱壓夾具化成單元包括用于提供驅動力的第一伺服電機、對伺服電機的驅動力進行比例調整的第一減速電機、第一齒輪箱、將轉動轉換為水平方向移動的第一滾珠絲桿螺母副、對所述第一層壓板水平支撐的第一導向桿、若干塊對電池進行隔斷與加壓的第一層壓板、對第一伺服電機所驅動的層板產生的壓力進行計量的第一壓力檢測組件以及用于加熱的加熱控制組件，所述第一伺服電機的輸出軸與所述第一減速電機的輸入軸軸接，所述第一減速電機的輸出軸通過第一齒輪箱與第一滾珠絲桿副的滾珠螺母固接；所述第一層壓板套在所述第一導向桿上，并且所述第一層壓板與所述第一導向桿間隙配合，實現所述第一層壓板沿第一導向桿軸向滑移；所述第一壓力檢測組件夾在所述第一層壓板與第一滾珠絲桿副之間；所述加熱控制組件設置在所述第一壓力控制組件上；

所述充放電裝置包括用于對聚合物軟包電池通電的充放電驅動板、連接導線、電源以及安裝框架，所述充放電驅動板和電源安裝在所述安裝框架上，其中充放電驅動板的供電端通過所述連接導線、所述接觸探針與聚合物軟包電池的極耳電連；所述電源的供電端與所述充放電驅動板的充電端電連，實現對電池進行充放電的供電模塊；

所述冷壓夾具化成單元包括用于提供驅動力的第二伺服電機、對第二伺服電機的驅動力進行比例調整的第二減速電機、第二齒輪箱、將轉動轉換為水平方向移動的第二滾珠絲桿螺母副、對所述第二層壓板水平支撐的第二導向桿、若干塊對電池進行隔斷與加壓的第二層壓板、對伺服電機所驅動的層板產生的壓力進行計量的第二壓力檢測組件、用于對電池降溫冷卻的風冷機構以及用于對第二層壓板降溫的水冷機構，所述第二伺服電機的輸出軸與所述第二減速電機的輸入軸軸接，所述第二減速電機的輸出軸通過第二齒輪箱與第二滾珠絲桿副的滾珠螺母固接；所述第二層壓板套在所述第二導向桿上，并且所述第二層壓板與所述第二導向桿間隙配合，實現所述第二層壓板沿第二導向桿軸向滑移；所述第二壓力檢測組件夾在所述第二層壓板與第二滾珠絲桿副之間；所述水冷機構包括能與外界水源連通的水管以及用于控制水管流量的控制閥，水管的表面與相應的第二層壓板表面貼合，保證每塊第二層壓板上均對應一段水管，所述控制閥設置在水管上；所述風冷機構包括擋板、換型絲桿、托板組件以及風機組件，所述擋板與第二層壓板一一對應，并且擋板貼覆在相應的第二層壓板表面，并通過固定在機架上的電池托板支撐，相鄰兩擋板之間設有用于放入電池的間隙；所述換型絲桿與所述擋板螺接，實現相鄰擋板之間間隙的調整；所述風機組件裝在機架的冷壓夾具化成單元工位上，并且風機組件的出風口對準擋板；

所述移栽機械手單元包括水平移動機構、垂直升降機構、電池夾緊機構以及移栽底座，所述水平移動機構包括用于提供水平驅動力的第二伺服電機、用于傳遞水平驅動力的齒條、供電池夾緊機構沿機架軸向水平滑動的水平導軌以及用于安裝垂直升降機構的移栽安裝架，所述第二伺服電機安裝在所述移栽底座上，并且所述第二伺服電機的輸出齒輪與所述齒條嚙合，所述齒條與所述移栽安裝架固接，且所述齒條與所述水平導軌滑動連接；所述垂直升降機構包括用于提供垂直驅動力的第三伺服電機以及用于傳遞垂直驅動力的絲桿，所述第三伺服電機安裝在所述移栽安裝架上，所述第三伺服電機的輸出軸與所述絲桿的一端固接，所述絲桿與所述電池夾緊機構螺接；所述電池夾緊機構包括用于夾取電池的電池夾爪以及用于安裝電池夾爪的夾爪安裝板，所述夾爪安裝板與所述絲桿螺接，所述夾爪安裝板的底部沿其軸向裝有一列電池夾爪，且電池夾爪的排布方向與熱壓夾具化成單元的第一層壓板排布方向一致；

所述電池上下料單元包括托盤拆碼垛及輸送單元、倍速鏈輸送機單元、托盤上下料機械手單元、電池掃碼旋轉單元、不良電池單元、水車上下料機械手單元以及電池中轉水車，所述托盤拆碼垛及輸送單元、倍速鏈輸送機單元、托盤上下料機械手單元、電池掃碼旋轉單元、不良電池工位、水車上下料機械手單元、電池中轉水車以及控制器均裝在所述機架上，各個單元均與所述生產流程控制檢測單元信號連接；

所述托盤拆碼垛及輸送單元包括用于拆分多層托盤的托盤拆碼垛機、對托盤進行輸送的滾筒輸送機、托盤定位組件以及托盤阻擋組件，所述托盤拆碼垛機包括托盤抬升氣缸組件、托盤夾抓氣缸組件和托盤拆碼氣缸組件，所述托盤抬升氣缸組件、托盤夾抓氣缸組件和托盤拆碼氣缸組件均安裝在機架的托盤拆碼垛及輸送工位處，所述托盤抬升氣缸組件的活塞桿沿豎直方向往復運動，托盤抬升氣缸組件的活塞桿的端部與所述托盤夾抓氣缸組件固接，并且托盤夾抓氣缸組件的活塞桿沿水平方向往復運動，托盤夾抓氣缸組件的活塞桿的末端配有用于插入托盤底部的卡爪；所述托盤拆碼氣缸組件布置在托盤旁的機架上，并且所述托盤拆碼氣缸組件的動作部覆蓋在托盤處；所述托盤抬升氣缸組件、托盤夾抓氣缸組件和托盤拆碼氣缸組件的控制端均與所述生產流程控制檢測單元的相應信號輸出端電連；

所述滾筒輸送機包括第一減速電機和鏈條滾筒件，所述減速電機安裝在機架上，所述鏈條滾筒件包括若干滾筒以及傳動鏈條，所述滾筒通過相應的轉軸安裝在機架上，并且滾筒通過傳動鏈條連接，其中一個滾筒與第一減速電機的輸出軸固接；鏈條滾筒件輸出端設置在托盤拆碼垛機處，輸入端延伸到所述倍速鏈輸送機單元的倍速鏈處，所述第一減速電機的控制端與所述生產流程控制檢測單元的相應信號引腳電連；

所述托盤定位組件包括托盤定位氣缸和托盤檢測傳感器，所述托盤定位氣缸安裝在托盤拆碼垛及輸送工位處垂直布置的安裝架上，并與之滑動連接；所述托盤定位氣缸的移動端配有用于安裝托盤檢測傳感器的托架，所述托盤檢測傳感器的探測頭指向托盤；所述托盤定位氣缸的控制端與所述控制器的相應的信號引腳電連，所述托盤檢測傳感器的信號輸出端與所述生產流程控制檢測單元的相應信號輸入端電連；

所述托盤阻擋組件包括氣缸、直線導軌及阻擋板，所述直線導軌垂直安裝在托盤相鄰的機架上，并且所述氣缸安裝在所述直線導軌上，并與之滑動連接，所述氣缸上配有用于阻擋托盤的阻擋板；

所述的倍速鏈輸送機單元包括負責傳送托盤的倍速鏈輸送機、托盤定位單元、中轉輸送滾筒和托盤等待單元，所述倍速鏈輸送機包括第二減速電機、倍速鏈和倍速鏈型材，所述倍速鏈通過所述倍速鏈型材安裝在所述機架上，其中所述倍速鏈的一端延伸在電池掃碼旋轉單元，另一端延伸至不良電池單元；所述倍速鏈與所述第二減速電機的輸出端相連，實現倍速鏈沿其軸向運轉；所述第二減速電機的控制端與所述生產流程控制檢測單元的相應引腳電連；

所述倍速鏈上設有托盤定位單元和托盤等待單元，其中所述托盤定位單元包括托盤頂升氣缸和托盤抱緊氣缸，所述托盤頂升氣缸和托盤抱緊氣缸均分布在倍速鏈旁，所述托盤頂升氣缸的活塞桿末端配有用于抬升放置在倍速鏈上托盤的抬升部；所述托盤抱緊氣缸的活塞桿末端配有用于卡住抬升后托盤的卡合部；所述托盤頂升氣缸和托盤抱緊氣缸的控制端分別與所述生產流程控制檢測單元的相應引腳電連；

所述托盤上下料機械手單元設置在倍速鏈輸送機單元與電池掃碼旋轉單元之間，實現電池從倍速鏈到電池掃碼旋轉單元之間的轉運，包括用于夾持電池的第一電池夾抓、用于實現電池夾抓運動的第一三維模組以及用于檢測電池夾抓夾持狀態的第一電池檢測傳感器，所述第一三維模組設置在倍速鏈輸送機單元附近，所述第一三維模組包括能沿x軸移動的第一旋轉氣缸、能沿y軸移動的第二旋轉氣缸以及能沿z軸移動的第三旋轉氣缸，所述第三旋轉氣缸安裝在機架上，所述第二旋轉氣缸與所述第三旋轉氣缸的活塞桿固接，所述第一旋轉氣缸與所述第三旋轉氣缸的活塞桿固接；所述第一電池夾爪安裝在所述第一旋轉氣缸的活塞桿上，實現第一電池夾爪沿x軸、y軸以及z軸方向的移動；所述第一電池夾爪的控制端與所述控制器的相應信號輸出端電連；所述第一電池檢測傳感器設置在電池夾爪上，所述第一電池檢測傳感器的信號輸出端與所述生產流程控制檢測單元的相應信號輸入端電連；

所述電池掃碼旋轉單元包括電池移栽模組、電池掃碼器和用于實現電池水平方向旋轉的第四旋轉氣缸，所述第四旋轉氣缸設在倍速鏈與所述電池移栽模組之間倍速鏈一端的電池掃碼旋轉工位上，所述第四旋轉氣缸的輸出端裝有能水平轉動的轉盤，所述電池掃碼器以及所述電池移栽模組安裝在轉盤上；所述電池通過電池移栽模組從倍速鏈移到下工序上料等待工位；所述電池掃碼器的信號輸出端、所述電池移栽模組的控制端以及所述第四旋轉氣缸的控制端分別與所述控制器的相應引腳電連；

所述水車上下料機械手單元用于將掃碼后的電池裝載到電池中轉水車與不良電池單元上，包括用于夾持電池的第二電池夾抓、用于實現電池夾抓運動的第二三維模組以及用于檢測電池夾抓夾持狀態的第二電池檢測傳感器，所述第二三維模組設置在倍速鏈輸送機單元附近，所述第二三維模組包括能沿x軸移動的第五旋轉氣缸、能沿y軸移動的第六旋轉氣缸以及能沿z軸移動的第七旋轉氣缸，所述第七旋轉氣缸安裝在機架上，所述第六旋轉氣缸與所述第七旋轉氣缸的活塞桿固接，所述第六旋轉氣缸與所述第五旋轉氣缸的活塞桿固接；所述第二電池夾爪安裝在所述第五旋轉氣缸的活塞桿上，實現第二電池夾爪沿x軸、y軸以及z軸方向的移動；所述第二電池夾爪的控制端與所述控制器的相應信號輸出端電連；所述第二電池檢測傳感器設置在第二電池夾爪上，所述第二電池檢測傳感器的信號輸出端與所述生產流程控制檢測單元的相應信號輸入端電連；

所述電池中轉水車包括同步帶、同步輪、伺服電機、支撐型材、安裝支撐板、電池檔板以及電池整定氣缸組件，所述安裝支撐板裝在所述機架上，并且所述安裝支撐板上裝有支撐型材，支撐型材的兩端各配有同步輪，并且兩端同步輪之間通過同步帶相連，實現同步輪同步轉動，其中一同步輪與所述伺服電機的輸出軸相連；所述同步帶的表面排布若干垂直布置的電池擋板，且相鄰兩擋板之間留有用于容納電池的空隙；所述電池中轉水車的一端與不良電池單元相連，電池中轉水車的另一端延伸至下一加工工位；

所述不良電池單元用于分揀不良電池，包括滾筒、檔板、位置傳感器、托盤定位氣缸及電池等待單元，所述托盤定位氣缸設置在不良電池單元的放置平臺上，并且平臺兩側配有若干沿其軸向排布的滾筒；所述擋板裝在放置平臺的末端，所述位置傳感器設置在安裝擋板一側的放置平臺上；電池等待單元是當電池掃碼失敗后進行中轉的工位，包括第二電池檔板、第三電池檢測傳感器、調整扳手及安裝支座，所述安裝支座裝在放置平臺旁邊的機架上，所述安裝支座上對稱裝有用于安裝第二電池擋板的滑動支架，所述滑動支架上配有用于調整兩個第二電池擋板間距的調整扳手；位于兩個第二電池擋板之間的安裝支座上裝有第三電池檢測傳感器，所述位置傳感器的信號輸出端、所述第三電池檢測傳感器的信號輸出端與所述控制器相應信號輸入端電連，所述托盤定位氣缸的控制端與所述生產流程控制檢測單元的相應引腳電連；

所述中央控制器包括自動生產流程控制單元、溫度控制單元、加壓保壓單元、上下料控制單元、充放電循環控制單元、報警控制單元以及數據處理單元，所述自動生產流程控制單元的信號輸入端與人機交互界面的信號輸出端電連，所述自動生產流程控制單元的信號輸出端、所述溫度控制單元的信號輸入端、加壓保壓單元的信號輸入端以及充放電循環控制單元的信號輸入端分別與數據處理單元的相應信號輸入端電連，所述數據處理單元的信號輸出端分別與上下料控制單元的信號輸入端、移栽機械手單元、安全報警控制單元的信號輸入端電連，所述溫度控制單元的信號輸出端分別與所述熱壓夾具化成單元的第一伺服電機控制端、所述冷壓夾具化成單元的第二伺服電機控制端電連；所述加壓保壓單元的信號輸入端分別與所述熱壓夾具化成單元的第一壓力檢測組件的信號輸出端、所述冷壓夾具化成單元的第二壓力檢測組件的信號輸出端信號雙向連接；所述冷壓夾具化成單元的水冷機構的控制閥、風冷機構的控制端分別與所述溫度控制單元的相應信號輸出端信號連接。

所述第一壓力檢測組件與所述第二壓力檢測組件結構一致，包括用于對所述層壓板進行加壓緩沖的彈簧緩沖模組和用于對伺服電機所驅動的層板產生的壓力進行計量的壓力傳感器，所述彈簧緩沖模組夾在所述層壓板與滾珠絲桿副之間，其中所述彈簧緩沖模組一端與同側最外端的層壓板相連，另一端與滾珠絲桿副的安裝板相連；所述壓力傳感器設置在所述安裝板與同側的滾珠螺母之間。

所述移栽安裝架底部裝有防電池掉落機構，并且所述放電池掉落機構包括防掉落托盤和連接桿，所述防掉落托盤通過連接桿裝在所述移栽安裝架底部，并且保證所有的電池夾爪位于所述防掉落托盤正上方。

所述輸送料水車的同步帶為封閉環形帶，并且同步帶的外表面只有部分區域沿其長度方向裝有電池擋板，且兩個電池擋板兩兩相對組成一對用于夾持同一塊電池的夾持對，同一夾持對之間的間隙夾持電池。

所述第一層壓板包括夾具壓板、連接鏈條和用于支撐存放聚合物軟包電池的電池支撐膜，所述夾具壓板套接在所述導向桿上，保證夾具壓板彼此平行布置，所述夾具壓板通過所述連接鏈條依次相互連接；所述電池支撐膜置于兩塊所述夾具壓板之間間隙內。

加熱控制組件包括電加熱板和溫度傳感器，所述電加熱板貼附在所述第一層壓板的夾具板表面，其中一塊電加熱板的外表面貼附所述硅膠板；所述溫度傳感器安裝在所述夾具壓板內部，所述溫度傳感器的信號輸出端與溫度控制單元的相應信號輸入端電連，所述電加熱板的信號輸出端與所述溫度控制單元的信號輸出端電連。

每塊夾具壓板沿長度方向兩側裝有用于與聚合物軟包電池的極耳接觸的接觸探針，所述接觸探針包括電壓片、電流片、安裝底座以及探針保護套，所述電壓片、電流片分別通過安裝底座安裝在所述的夾具壓板兩側，并且所述電壓片、電流片一端與聚合物軟包電池的相應的極耳接觸，所述電壓片、電流片的另一端分別通過連接導線與所述充放電驅動板供電端相應引腳電連；所述探針保護套罩在聚合物軟包電池的相應的極耳處。

所述第一滾珠絲桿副與所第二滾珠絲桿副結構一致，均包括滾珠絲桿、滾珠螺母、絲桿固定座、支撐軸承以及擋板，所述滾珠螺母與齒輪箱的輸出軸鍵連接；所述滾珠絲桿水平布置，并且所述滾輪絲桿與所述滾珠螺母螺接；所述絲桿的兩端通過支撐軸承與所述絲桿固定座轉動連接，所述絲桿固定座安裝在所述機架的工作臺面上。

所述第一齒輪箱與所述第二齒輪箱結構一致，均包括主傳動齒輪、兩個一級傳動齒輪和四個二級傳動齒輪，所述主傳動齒輪與所述減速機的輸出軸相連，兩個一級傳動齒輪分別與所述主傳動齒輪、所述二級傳動齒輪嚙合，所述二級傳動齒輪與所述滾珠絲桿副的滾珠螺母鍵連接，實現動力的逐級傳動。

軟包鋰電池冷熱壓夾具化成自動生產線設有多條并列布置的生產線，且生產線之間相互獨立，也可以通過同一套中央控制器控制。

工作過程：上料裝載機械手將電池從上料中轉掃碼平臺上放置的托盤上面取出投放到上料水車上，電池累積到一定數量后，由移栽機械手將電池投放到熱壓夾具化成單元中進行加溫加壓化成操作，在可控溫度，可控充放電電流，可控壓力條件下針對軟包鋰電池進行化成工序的能力，熱壓化成夾具和冷卻成形夾具具備對單側或者雙側極耳電池工作的功能，對單側極耳電池可以在單層夾板上的左右位置放置2個鋰電池，充放電電源通過極耳探針板和電池連接進行化成工序。雙側極耳鋰電池也可以在單層夾板上實現左右放置2個電池，充放電電源。通過不同的極耳探針板與電池連接進行化成工序。熱壓夾具和加壓動力裝置包括電驅動裝置或氣缸動力裝置，以及傳動減速裝置、導向軸、加熱導熱夾板、壓力傳感器、極耳接觸夾具，實現各夾板平穩、壓力可預置控制功能。軟包鋰電池充放電單元其特征滿足軟包鋰電池在熱壓夾具內充分良好的電接觸，按充放電流程，作n次電循環；當電池熱壓夾具化成結束后由移栽機械手將電池投入到冷壓夾具化成單元進行冷卻定型，冷壓方式有兩種，一種是通過循環冷卻水系統的冷壓成型夾具，另一種采用風機進行冷卻。軟包鋰電池冷壓成型夾具其特征在于軟包鋰電池在熱壓化成工序完成后要迅速冷卻定形工序，冷壓成形夾具單元由加壓動力裝置夾具板和電池的壓力可預置控制壓力功能。另外一個方案是采用風冷機構來給電池進行降溫，電池放到盛放平臺，下方的風機進行吹風使電池進行冷卻；冷卻完成后由移栽機械手將電池放回下料水車，再由下料裝盤機械手將電池運輸至下料中轉掃碼平臺處放置的托盤內，托盤裝滿后由拆碼垛工位的托盤滾筒輸送線將托盤送到托盤定位工位，由拆碼氣缸組件將電池托盤疊加起來輸送出去；整個過程中，軟包鋰電池自動生產流程控制、檢測單元，采用智能控制裝置，對加熱溫度控制、加壓保壓控制、上下料工作流程控制、充放電循環流程控制、安全性煙霧檢測保護，可以使自動生產線有序、快捷、安全生產；軟包鋰電池的中央控制器建立軟件數據庫，收集托盤條碼讀取，電池條碼讀取，托盤位置，工作庫位，充放電曲線，時間，實時排列各種曲線圖表，存儲歷史數據。

熱壓夾具化成單元，冷壓成型夾具單元，充放電化成電源和控制單元，電池投放和取出機械手單元，置于一個可以拼接的機架內，根據產能要求可以1個單元至n個單元拼接。

電池產品放在電池托盤中，電池托盤拆碼垛及輸送單元接受標準尺寸托盤，實現1個或者多個托盤疊加輸入進來后，通過上下料單元對電池托盤及電池進行周轉運作，通過拆碼垛及輸送單元將托盤一個一個進行拆分后并輸送到電池裝載等待位置。一個電池托盤可以放入1個至n個電池，根據產能要求可以1個單元至n個單元。電池上料裝載單元，是通過三軸機械手將托盤里的電池抓取后放入到上料水車工位，當電池數量達到要求后，由移栽機械手將多個電池同時抓取后放入到熱壓夾具化成單元，化成結束后由移栽機械手將電池取出后放入到冷卻夾具進行冷卻，完成后移栽機械手將電池放入下料水車單元，由下料機械手對電池進行下料裝盤工作。由n個冷、熱夾具單元，n個電池上下料運動單元組成一個自動化的上下料、冷壓、熱壓、化成生產線，全部設備設置于一個平面上，互相之間拼接形成不可分拆機架形成的自動生產線。

為了提高場地利用率，該生產線可以垂直疊加，從1層至n層。配置人員上下樓梯和工作平臺，配置電池托盤輸送堆垛機由本專利中的自動生產流程控制、檢測軟件、數據庫智能調度，實現自動生產的能力。

本發明的有益效果是：

1)通過自動化的方案，把電池周轉，加壓，加溫，化成，冷卻成形，數據采集集合在一套系統里面進行，減少各工序之間的中轉流程，并且結合原先兩個工序為一道工序，提升了生產效率，保證電池的一致性。

2)將電池平壓式的熱壓需要手工單個進行上料的情況，更改為可以整組電池同時進行上下料，可以多個電池同時進行熱壓化成，在相同的環境條件下每只電池的所受的壓力的均勻性與熱均勻性得到了很好的保證。采用伺服電機及氣缸來調整壓力，壓力精確度、一致性及可靠性得到了有效的提升。

3)采用集成式設計，對于電池生產廠家的工藝需求，可以任意進行組建，實現自動的流水線。

附圖說明

圖1是本發明的主視圖。

圖2是本發明的俯視圖。

圖3是本發明的熱壓夾具化成單元結構圖。

圖4是本發明的移栽機械手示意圖。

圖5是本發明的冷壓成形夾具單元示意圖。

圖6是本發明的冷壓成形夾具單元的風冷機構主視圖。

圖7是本發明的風冷機構俯視圖。

圖8是本發明的風冷機構側視圖。

圖9是本發明中的電池上下料單元示意圖。

圖10是本發明托盤拆碼垛及輸送單元以及倍速鏈輸送機的主視圖。

圖11是本發明托盤拆碼垛及輸送單元以及倍速鏈輸送機的俯視圖。

圖12是本發明的托盤上下料機械手主視圖。

圖13是本發明的托盤上下料機械手側視圖。

圖14是本發明的托盤上下料機械手俯視圖。

圖15是本發明電池掃碼旋轉機構主視圖。

圖16是本發明電池掃碼旋轉機構側視圖。

圖17是本發明電池掃碼旋轉機構俯視圖。

圖18是本發明水車上下料機械手單元的主視圖。

圖19是本發明水車上下料機械手單元側視圖。

圖20是本發明水車上下料機械手單元俯視圖。

圖21是本發明電池中轉水車主視圖。

圖22是本發明電池中轉水車主視圖。

圖23是本發明電池中轉水車側視圖。

圖24是本發明電池中轉水車俯視圖。

圖25是本發明不良電池單元結構圖。

圖26是本發明中電池等待工位結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發明

參照附圖：

實施例1本發明所述的軟包鋰電池冷熱壓夾具化成自動生產線，其特征在于：包括機架1、熱壓夾具化成單元2、冷壓成形夾具單元3、充放電化成控制單元4、電池上下料單元5、移栽機械手單元6、生產流程控制檢測單元、安全報警單元以及控制器；所述機架1的一端設有加工工位；所述熱壓夾具化成單元2、所述充放電化成控制單元4均沿機架1軸向布置在其表面，并且每一套熱壓夾具化成單元2對應一套充放電化成控制單元4；所述冷壓成形夾具單元3、所述電池上下料單元5以及所述移栽機械手單元6設置在機架1的加工工位處，并且所述移栽機械手單元6的移動范圍覆蓋整個加工工位；所述生產流程控制檢測單元、安全報警單元以及中央控制器均安裝在所述機架上；所述生產流程控制檢測單元與所述中央控制器雙向通信，所述安全報警單元與所述中央控制器的相應的信號輸出端電連；

所述熱壓夾具化成單元2包括用于提供驅動力的第一伺服電機21、對伺服電機的驅動力進行比例調整的第一減速電機22、第一齒輪箱23、將轉動轉換為水平方向移動的第一滾珠絲桿螺母副24、對所述第一層壓板26水平支撐的第一導向桿25、若干塊對電池進行隔斷與加壓的第一層壓板26、對第一伺服電機所驅動的層板產生的壓力進行計量的第一壓力檢測組件27以及用于加熱的加熱控制組件，所述第一伺服電機21的輸出軸與所述第一減速電機22的輸入軸軸接，所述第一減速電機21的輸出軸通過第一齒輪箱23與第一滾珠絲桿副24的滾珠螺母固接；所述第一層壓板26套在所述第一導向桿25上，并且所述第一層壓板26與所述第一導向桿25間隙配合，實現所述第一層壓板26沿第一導向桿25軸向滑移；所述第一壓力檢測組件27夾在所述第一層壓板26與第一滾珠絲桿副24之間；所述加熱控制組件設置在所述第一壓力控制組件27上；

所述充放電化成控制單元4包括用于對聚合物軟包電池通電的充放電驅動板、連接導線、電源以及安裝框架，所述充放電驅動板和電源安裝在所述安裝框架上，其中充放電驅動板的供電端通過所述連接導線、所述接觸探針與聚合物軟包電池的極耳電連；所述電源的供電端與所述充放電驅動板的充電端電連，實現對電池進行充放電的供電模塊；

所述冷壓夾具化成單元3包括用于提供驅動力的第二伺服電機31、對第二伺服電機31的驅動力進行比例調整的第二減速電機32、第二齒輪箱33、將轉動轉換為水平方向移動的第二滾珠絲桿螺母副34、若干塊對電池進行隔斷與加壓的第二層壓板36、對所述第二層壓板35水平支撐的第二導向桿36、對伺服電機所驅動的層板產生的壓力進行計量的第二壓力檢測組件37、用于對電池降溫冷卻的風冷機構38以及用于對第二層壓板降溫的水冷機構38，所述第二伺服電機31的輸出軸與所述第二減速電機32的輸入軸軸接，所述第二減速電機32的輸出軸通過第二齒輪箱33與第二滾珠絲桿副34的滾珠螺母固接；所述第二層壓板35套在所述第二導向桿36上，并且所述第二層壓板35與所述第二導向桿36間隙配合，實現所述第二層壓板35沿第二導向桿36軸向滑移；所述第二壓力檢測組件37夾在所述第二層壓板35與第二滾珠絲桿副34之間；所述水冷機構包括能與外界水源連通的水管以及用于控制水管流量的控制閥，水管的表面與相應的第二層壓板表面貼合，保證每塊第二層壓板35上均對應一段水管，所述控制閥設置在水管上；所述風冷機構38包括擋板381、換型絲桿382、電池托板383以及風機組件，所述擋板381與第二層壓板35一一對應，并且擋板381貼覆在相應的第二層壓板35表面，并通過固定在機架1上的電池托板383支撐，相鄰兩擋板381之間設有用于放入電池的間隙；所述換型絲桿382與所述擋板383螺接，實現相鄰擋板381之間間隙的調整；所述風機組件裝在機架1的冷壓夾具化成單元工位上，并且風機組件的出風口對準擋板381，用于對擋板進行降溫；

所述移栽機械手單元6包括水平移動機構61、垂直升降機構62、電池夾緊機構63以及移栽底座64，所述水平移動機構61包括用于提供水平驅動力的第二伺服電機、用于傳遞水平驅動力的齒條、供電池夾緊機構沿機架軸向水平滑動的水平導軌以及用于安裝垂直升降機構的移栽安裝架，所述第二伺服電機安裝在所述移栽底座64上，并且所述第二伺服電機的輸出齒輪與所述齒條嚙合，所述齒條與所述移栽安裝架65固接，且所述齒條與所述水平導軌滑動連接；所述垂直升降機構62包括用于提供垂直驅動力的第三伺服電機以及用于傳遞垂直驅動力的絲桿，所述第三伺服電機安裝在所述移栽安裝架65上，所述第三伺服電機的輸出軸與所述絲桿的一端固接，所述絲桿與所述電池夾緊機構螺接；所述電池夾緊機構63包括用于夾取電池的電池夾爪631以及用于安裝電池夾爪的夾爪安裝板632，所述夾爪安裝板與所述絲桿螺接，所述夾爪安裝板的底部沿其軸向裝有一列電池夾爪，且電池夾爪的排布方向與熱壓夾具化成單元2的第一層壓板排布方向一致；

所述電池上下料單元5包括托盤拆碼垛及輸送單元51、倍速鏈輸送機單元52、托盤上下料機械手單元53、電池掃碼旋轉單元54、不良電池單元55、水車上下料機械手單元56以及電池中轉水車57，所述托盤拆碼垛及輸送單元51、倍速鏈輸送機單元52、托盤上下料機械手單元53、電池掃碼旋轉單元54、不良電池工位55、水車上下料機械手單元56以及電池中轉水車57均裝在所述機架1上，各個單元均與所述生產流程控制檢測單元信號連接；

所述托盤拆碼垛及輸送單元51包括用于拆分多層托盤的托盤拆碼垛機511、對托盤進行輸送的滾筒輸送機512、托盤定位組件513以及托盤阻擋組件514，所述托盤拆碼垛機511包括托盤抬升氣缸組件5111、托盤夾抓氣缸組件5112和托盤拆碼氣缸組件5113，所述托盤抬升氣缸組件5111、托盤夾抓氣缸組件5112和托盤拆碼氣缸組件5113均安裝在機架1的托盤拆碼垛及輸送工位處，所述托盤抬升氣缸組件5113的活塞桿沿豎直方向往復運動，托盤抬升氣缸組件5111的活塞桿的端部與所述托盤夾抓氣缸組件固接，并且托盤夾抓氣缸組件5112的活塞桿沿水平方向往復運動，托盤夾抓氣缸組件5112的活塞桿的末端配有用于插入托盤底部的卡爪；所述托盤拆碼氣缸組件5113布置在托盤旁的機架1上，并且所述托盤拆碼氣缸組件5113的動作部覆蓋在托盤處；所述托盤抬升氣缸組件5111、托盤夾抓氣缸組件5112和托盤拆碼氣缸組件5113的控制端均與所述生產流程控制檢測單元的相應信號輸出端電連；

所述滾筒輸送機512包括第一減速電機5121和鏈條滾筒件5122，所述減速電機安裝在機架上，所述鏈條滾筒件包括若干滾筒以及傳動鏈條，所述滾筒通過相應的轉軸安裝在機架上，并且滾筒通過傳動鏈條連接，其中一個滾筒與第一減速電機的輸出軸固接；鏈條滾筒件輸出端設置在托盤拆碼垛機處，輸入端延伸到所述倍速鏈輸送機單元的倍速鏈處，所述第一減速電機的控制端與所述生產流程控制檢測單元的相應信號引腳電連；

所述托盤定位組件513包括托盤定位氣缸5131和托盤檢測傳感器5132，所述托盤定位氣缸安裝在托盤拆碼垛及輸送工位處垂直布置的安裝架上，并與之滑動連接；所述托盤定位氣缸的移動端配有用于安裝托盤檢測傳感器的托架，所述托盤檢測傳感器的探測頭指向托盤；所述托盤定位氣缸的控制端與所述生產流程控制檢測單元的相應的信號引腳電連，所述托盤檢測傳感器的信號輸出端與所述生產流程控制檢測單元的相應信號輸入端電連；

所述托盤阻擋組件514包括氣缸5141、直線導軌5142及阻擋板5143，所述直線導軌垂直安裝在托盤相鄰的機架上，并且所述氣缸安裝在所述直線導軌上，并與之滑動連接，所述氣缸上配有用于阻擋托盤的阻擋板；

所述的倍速鏈輸送機單元52包括負責傳送托盤的倍速鏈輸送機521、托盤定位單元522、中轉輸送滾筒523和托盤等待單元，所述倍速鏈輸送機521包括第二減速電機5211、倍速鏈5212和倍速鏈型材5213，所述倍速鏈通過所述倍速鏈型材安裝在所述機架上，其中所述倍速鏈的一端延伸在電池掃碼旋轉單元，另一端延伸至不良電池單元；所述倍速鏈與所述第二減速電機的輸出端相連，實現倍速鏈沿其軸向運轉；所述第二減速電機的控制端與所述生產流程控制檢測單元的相應引腳電連；

所述倍速鏈上設有托盤定位單元522和托盤等待單元524，其中所述托盤定位單元522包括托盤頂升氣缸5221和托盤抱緊氣缸5222，所述托盤頂升氣缸5221和托盤抱緊氣缸5222均分布在倍速鏈旁，所述托盤頂升氣缸的活塞桿末端配有用于抬升放置在倍速鏈上托盤的抬升部；所述托盤抱緊氣缸的活塞桿末端配有用于卡住抬升后托盤的卡合部；所述托盤頂升氣缸和托盤抱緊氣缸的控制端分別與所述生產流程控制檢測單元的相應引腳電連；

所述托盤上下料機械手單元53設置在倍速鏈輸送機單元與電池掃碼旋轉單元之間，實現電池從倍速鏈到電池掃碼旋轉單元之間的轉運，包括用于夾持電池的第一電池夾抓532、用于實現電池夾抓運動的第一三維模組531以及用于檢測電池夾抓夾持狀態的第一電池檢測傳感器，所述第一三維模組設置在倍速鏈輸送機單元附近，所述第一三維模組包括能沿x軸移動的第一旋轉氣缸、能沿y軸移動的第二旋轉氣缸以及能沿z軸移動的第三旋轉氣缸，所述第三旋轉氣缸安裝在機架上，所述第二旋轉氣缸與所述第三旋轉氣缸的活塞桿固接，所述第一旋轉氣缸與所述第三旋轉氣缸的活塞桿固接；所述第一電池夾爪安裝在所述第一旋轉氣缸的活塞桿上，實現第一電池夾爪沿x軸、y軸以及z軸方向的移動；所述第一電池夾爪的控制端與所述控制器的相應信號輸出端電連；所述第一電池檢測傳感器設置在電池夾爪上，所述第一電池檢測傳感器的信號輸出端與所述生產流程控制檢測單元的相應信號輸入端電連；

所述電池掃碼旋轉單元54包括電池移栽模組541、電池掃碼器542和用于實現電池水平方向旋轉的第四旋轉氣缸543，所述第四旋轉氣缸設在倍速鏈與所述電池移栽模組之間倍速鏈一端的電池掃碼旋轉工位上，所述第四旋轉氣缸的輸出端裝有能水平轉動的轉盤，所述電池掃碼器以及所述電池移栽模組安裝在轉盤上；所述電池通過電池移栽模組從倍速鏈移到下工序上料等待工位；所述電池掃碼器的信號輸出端、所述電池移栽模組的控制端以及所述第四旋轉氣缸的控制端分別與所述生產流程控制檢測單元的相應引腳電連；

所述水車上下料機械手單元56用于將掃碼后的電池裝載到電池中轉水車與不良電池單元上，包括用于夾持電池的第二電池夾抓561、用于實現電池夾抓運動的第二三維模組562以及用于檢測電池夾抓夾持狀態的第二電池檢測傳感器，所述第二三維模組設置在倍速鏈輸送機單元附近，所述第二三維模組包括能沿x軸移動的第五旋轉氣缸、能沿y軸移動的第六旋轉氣缸以及能沿z軸移動的第七旋轉氣缸，所述第七旋轉氣缸安裝在機架上，所述第六旋轉氣缸與所述第七旋轉氣缸的活塞桿固接，所述第六旋轉氣缸與所述第五旋轉氣缸的活塞桿固接；所述第二電池夾爪安裝在所述第五旋轉氣缸的活塞桿上，實現第二電池夾爪沿x軸、y軸以及z軸方向的移動；所述第二電池夾爪的控制端與所述控制器的相應信號輸出端電連；所述第二電池檢測傳感器設置在第二電池夾爪上，所述第二電池檢測傳感器的信號輸出端與所述生產流程控制檢測單元的相應信號輸入端電連；

所述電池中轉水車57包括同步帶571、同步輪572、伺服電機573、支撐型材574、安裝支撐板575、電池檔板576以及電池整定氣缸組件577，所述安裝支撐板575裝在所述機架1上，并且所述安裝支撐板上裝有支撐型材，支撐型材的兩端各配有同步輪，并且兩端同步輪之間通過同步帶相連，實現同步輪同步轉動，其中一同步輪與所述伺服電機的輸出軸相連；所述同步帶的表面排布若干垂直布置的電池擋板，且相鄰兩擋板之間留有用于容納電池的空隙；所述電池中轉水車的一端與不良電池單元相連，電池中轉水車的另一端延伸至下一加工工位；

所述不良電池單元55用于分揀不良電池，包括滾筒551、檔板552、位置傳感器553、托盤定位氣缸554及電池等待單元555，所述托盤定位氣缸設置在不良電池單元的放置平臺上，并且平臺兩側配有若干沿其軸向排布的滾筒；所述擋板裝在放置平臺的末端，所述位置傳感器設置在安裝擋板一側的放置平臺上；電池等待單元555是當電池掃碼失敗后進行中轉的工位，包括第二電池檔板5551、第三電池檢測傳感器5552、調整扳手5553及安裝支座5554，所述安裝支座裝在放置平臺旁邊的機架上，所述安裝支座上對稱裝有用于安裝第二電池擋板的滑動支架，所述滑動支架上配有用于調整兩個第二電池擋板間距的調整扳手；位于兩個第二電池擋板之間的安裝支座上裝有第三電池檢測傳感器，所述位置傳感器的信號輸出端、所述第三電池檢測傳感器的信號輸出端與所述控制器相應信號輸入端電連，所述托盤定位氣缸的控制端與所述生產流程控制檢測單元的相應引腳電連；

所述中央控制器包括自動生產流程控制單元、溫度控制單元、加壓保壓單元、上下料控制單元、充放電循環控制單元、報警控制單元以及數據處理單元，所述自動生產流程控制單元的信號輸入端與人機交互界面的信號輸出端電連，所述自動生產流程控制單元的信號輸出端、所述溫度控制單元的信號輸入端、加壓保壓單元的信號輸入端以及充放電循環控制單元的信號輸入端分別與數據處理單元的相應信號輸入端電連，所述數據處理單元的信號輸出端分別與上下料控制單元的信號輸入端、移栽機械手單元、安全報警控制單元的信號輸入端電連，所述溫度控制單元的信號輸出端分別與所述熱壓夾具化成單元的第一伺服電機控制端、所述冷壓夾具化成單元的第二伺服電機控制端電連；所述加壓保壓單元的信號輸入端分別與所述熱壓夾具化成單元的第一壓力檢測組件的信號輸出端、所述冷壓夾具化成單元的第二壓力檢測組件的信號輸出端信號雙向連接；所述冷壓夾具化成單元的水冷機構的控制閥、風冷機構的控制端分別與所述溫度控制單元的相應信號輸出端信號連接。

所述第一壓力檢測組件27與所述第二壓力檢測組件37結構一致，均包括用于對所述層壓板進行加壓緩沖的彈簧緩沖模組和用于對伺服電機所驅動的層板產生的壓力進行計量的壓力傳感器，所述彈簧緩沖模組夾在所述層壓板與滾珠絲桿副之間，其中所述彈簧緩沖模組一端與同側最外端的層壓板相連，另一端與滾珠絲桿副的安裝板相連；所述壓力傳感器設置在所述安裝板與同側的滾珠螺母之間。

所述移栽安裝架65底部裝有防電池掉落機構66，并且所述放電池掉落機構66包括防掉落托盤和連接桿，所述防掉落托盤通過連接桿裝在所述移栽安裝架底部，并且保證所有的電池夾爪位于所述防掉落托盤正上方。

所述電池中轉水車57的同步帶571為封閉環形帶，并且同步帶的外表面只有部分區域沿其長度方向裝有電池擋板，且兩個電池擋板兩兩相對組成一對用于夾持同一塊電池的夾持對，同一夾持對之間的間隙夾持電池。

所述倍速鏈為兩條，兩條倍速鏈平行布置；所述中轉輸送滾筒的兩端分別延伸至兩條倍速鏈處，且中轉輸送滾筒的滾動方向與倍速鏈的運行方向垂直。

所述第一層壓板包括夾具壓板、連接鏈條和用于支撐存放聚合物軟包電池的電池支撐膜，所述夾具壓板套接在所述導向桿上，保證夾具壓板彼此平行布置，所述夾具壓板通過所述連接鏈條依次相互連接；所述電池支撐膜置于兩塊所述夾具壓板之間間隙內。

加熱控制組件包括電加熱板和溫度傳感器，所述電加熱板貼附在所述第一層壓板的夾具板表面，其中一塊電加熱板的外表面貼附所述硅膠板；所述溫度傳感器安裝在所述夾具壓板內部，所述溫度傳感器的信號輸出端與溫度控制單元的相應信號輸入端電連，所述電加熱板的信號輸出端與所述溫度控制單元的信號輸出端電連。

每塊夾具壓板沿長度方向兩側裝有用于與聚合物軟包電池的極耳接觸的接觸探針，所述接觸探針包括電壓片、電流片、安裝底座以及探針保護套，所述電壓片、電流片分別通過安裝底座安裝在所述的夾具壓板兩側，并且所述電壓片、電流片一端與聚合物軟包電池的相應的極耳接觸，所述電壓片、電流片的另一端分別通過連接導線與所述充放電驅動板供電端相應引腳電連；所述探針保護套罩在聚合物軟包電池的相應的極耳處。

所述第一滾珠絲桿副與所第二滾珠絲桿副結構一致，均包括滾珠絲桿、滾珠螺母、絲桿固定座、支撐軸承以及擋板，所述滾珠螺母與齒輪箱的輸出軸鍵連接；所述滾珠絲桿水平布置，并且所述滾輪絲桿與所述滾珠螺母螺接；所述絲桿的兩端通過支撐軸承與所述絲桿固定座轉動連接，所述絲桿固定座安裝在所述機架的工作臺面上。

所述第一齒輪箱與所述第二齒輪箱結構一致，均包括主傳動齒輪、兩個一級傳動齒輪和四個二級傳動齒輪，所述主傳動齒輪與所述減速機的輸出軸相連，兩個一級傳動齒輪分別與所述主傳動齒輪、所述二級傳動齒輪嚙合，所述二級傳動齒輪與所述滾珠絲桿副的滾珠螺母鍵連接，實現動力的逐級傳動。

工作過程：上料裝載機械手531將電池從上料中轉掃碼平臺54上放置的托盤上面取出投放到上料水車556上，電池累積到一定數量后，由移栽機械手6將電池投放到熱壓夾具化成單元2中進行加溫加壓化成操作，在可控溫度，可控充放電電流，可控壓力條件下針對軟包鋰電池進行化成工序的能力，熱壓化成夾具和冷卻成形夾具具備對單側或者雙側極耳電池工作的功能，對單側極耳電池可以在單層夾板上的左右位置放置2個鋰電池，充放電電源通過極耳探針板和電池連接進行化成工序。雙側極耳鋰電池也可以在單層夾板上實現左右放置2個電池，充放電電源。通過不同的極耳探針板與電池連接進行化成工序。熱壓夾具和加壓動力裝置包括電驅動裝置或氣缸動力裝置，以及傳動減速裝置、導向軸、加熱導熱夾板、壓力傳感器、極耳接觸夾具，實現各夾板平穩、壓力可預置控制功能。軟包鋰電池充放電單元其特征滿足軟包鋰電池在熱壓夾具內充分良好的電接觸，按充放電流程，作n次電循環；當電池熱壓夾具化成結束后由移栽機械手6將電池投入到冷壓夾具化成單元3進行冷卻定型，冷壓方式有兩種，一種是通過循環冷卻水系統的冷壓成型夾具，另一種采用風機進行冷卻。軟包鋰電池冷壓成型夾具其特征在于軟包鋰電池在熱壓化成工序完成后要迅速冷卻定形工序，冷壓成形夾具單元3由加壓動力裝置夾具板和電池的壓力可預置控制壓力功能。另外一個方案是采用風冷機構來給電池進行降溫，電池放到盛放平臺，下方的風機進行吹風使電池進行冷卻；冷卻完成后由移栽機械手6將電池放回下料水車557，再由下料裝盤機械手532將電池運輸至下料中轉掃碼平臺56處放置的托盤內，托盤裝滿后由拆碼垛工位51的托盤滾筒輸送線512將托盤送到托盤定位工位513，由拆碼氣缸組件512將電池托盤疊加起來輸送出去；整個過程中，軟包鋰電池自動生產流程控制、檢測單元，采用智能控制裝置，對加熱溫度控制、加壓保壓控制、上下料工作流程控制、充放電循環流程控制、安全性煙霧檢測保護，可以使自動生產線有序、快捷、安全生產；軟包鋰電池的中央控制器建立軟件數據庫，收集托盤條碼讀取，電池條碼讀取，托盤位置，工作庫位，充放電曲線，時間，實時排列各種曲線圖表，存儲歷史數據。

本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發明的保護范圍也包括本領域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。