CN104275559A - 插针点焊机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种插针点焊机，包括一用于将集流针与集流环组装成集流体的旋转治具，所述旋转治具的主体为圆形结构，所述旋转治具周部设置有集流针组装装置、集流环组装装置，以及将所述集流体插入电池壳体的插针装置，所述集流针组装装置与所述集流环组装装置在所述旋转治具的径向方向上对称设置，所述旋转治具的一侧还设置有电池壳体输送装置，所述插针装置位于所述旋转治具与所述电池壳体输送装置之间；提供一种插针点焊机，其能够实现集流针与集流环的定位、焊接，以及焊接后向壳体中的插装，实现上述过程完全自动化，有效的提高电池生产效率以及产品合格率。

Description

插针点焊机

技术领域

本发明涉及电池加工技术领域，尤其涉及一种插针点焊机。

背景技术

锂电池具有大容量、高功率的特点，现有的柱式锂电池一般包括壳体、保护膜、金属锂、碳包、正极集流柱等。电池内部的保护膜将碳包包裹起来，而正集流柱通过壳体的极孔穿过保护膜插入碳包中。然而，由于集流柱的横截面积较大，直立插入时集流柱施与碳包的压力平均分布在两者接触面上，导致碳包变形甚至破裂，若集流体上增加镍网，集流体插入碳包时的横截面积会更大，在电池生产过程中产品不合格率会更高。

为解决上述问题中国专利文献CN 1245774 C公开了一种锂电池,如图1所示，包括壳体1、底膜2、金属锂负极3、边膜4、正极包5、上盖膜6、集流筒、密封钉8、连接镍带9、顶盖10、玻璃绝缘子11、正极端12构成,将集流针或集流柱15一端与金属集流环14连接而成的多集流体取代传统集流筒,所述集流针或集流柱15插入正极包5内。从而克服集流筒插入正极包时造成的正极包尺寸和形状出现的不可控变化,改善电池性能的均一性和可控性,改善电池产品的性能。

上述电池结构中金属集流环与集流针之间需要通过焊接进行连接，在焊接过程中需要将集流针与集流环的相对位置放置正确。目前生产过程中上述操作通常由手工完成，生产效率低，产品质量受人为因素影响较大，产品合格率低。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种插针点焊机，其能够实现集流针与集流环的定位、焊接，以及焊接后向壳体中的插装，实现上述过程完全自动化，有效的提高电池生产效率以及产品合格率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种插针点焊机，包括一用于将集流针与集流环组装成集流体的旋转治具，所述旋转治具的主体为圆形结构，所述旋转治具周部设置有集流针组装装置、集流环组装装置，以及将所述集流体插入电池壳体的插针装置，所述集流针组装装置与所述集流环组装装置在所述旋转治具的径向方向上对称设置，所述旋转治具的一侧还设置有电池壳体输送装置，所述插针装置位于所述旋转治具与所述电池壳体输送装置之间。

作为插针点焊机的一种优选技术方案，所述旋转治具包括第一旋转治具以及第二旋转治具，所述第二旋转治具设置在所述第一旋转治具上，可随所述第一旋转治具一同转动，且所述第二旋转治具可相对于所述第一旋转治具进行转动。

具体的，旋转治具包括第一旋转治具以及第二旋转治具，所述第一旋转治具包括可绕自身轴线转动的第一旋转盘，所述第一旋转盘上设置有第二旋转治具，所述第二旋转治具可随所述第一旋转治具进行公转，且所述第二旋转治具可绕其自身轴线进行自转，所述第二旋转治具设置在所述第一旋转盘的第一侧面上，所述第一旋转盘上与所述第二旋转治具相对的第二侧面一侧设置有可选择性连接所述第二旋转治具，并带动所述第二旋转治具转动的驱动组件。

优选的，所述第二旋转治具具有与所述第一旋转盘固定连接的治具安装座，以及可选择性与所述治具安装座连接或分离的治具本体。

优选的，所述治具安装座上设置有贯通所述第一旋转盘两侧面的通孔，所述驱动组件由第二侧面选择性穿过所述通孔与所述治具本体连接，并带动所述治具本体转动。

优选的，所述治具安装座上设置有治具定位孔，所述治具本体上设置有可选择性插入所述治具定位孔的定位杆。

优选的，所述治具本体上设置有定位杆收纳槽，所述定位杆收纳槽底部设置有能够推动所述定位杆伸出所述定位杆收纳槽的弹性元件。

优选的，所述驱动组件包括一可带动所述治具本体转动的驱动件，以及与所述定位杆相对应，用于控制所述定位杆选择性插入所述治具定位孔的推杆。

优选的，所述驱动件由旋转马达驱动可进行转动，所述旋转马达与所述驱动件由升降气缸带动可沿所述旋转马达轴线运动。

优选的，所述驱动件为一分割盘，所述推杆设置在所述分割盘上，并远离所述分割盘的中心设置。

优选的，所述分割盘的一侧设置有用于检测所述分割盘旋转角度的定位感应器。

作为插针点焊机的一种优选技术方案，所述集流针组装装置包括安装架以及设置在所述安装架上的镍线收卷装置、定长送线机构以及等长切割机构，所述镍线收卷装置设置在安装架的最上方，用于收卷作为集流针的镍线原材料卷料，所述定长送线机构设置在所述镍线收卷装置与所述等长切割机构之间，用于将规定长度的镍线原材料输送至第二旋转治具中，所述等长切割机构位于所述安装架的最下方，用于将插入至第二旋转治具中的镍线原材料切断。

作为插针点焊机的一种优选技术方案，所述安装架上并位于所述镍线收卷装置与所述定长送线机构之间还由上至下依次设置有镍线感应器以及镍线校正机构，所述镍线感应器用于检测镍线收卷装置上镍线剩余情况，所述镍线校正机构用于将弯曲的镍线校直，以便于作为集流针使用。

作为插针点焊机的一种优选技术方案，所述集流环组装装置包括上料机构以及焊接机构，所述上料机构包括振动筛、集流环转运装置，所述振动筛用于将集流环运送至集流环转运装置中，所述集流环转运装置包括由前后取料气缸驱动的取集流环治具，所述取集流环治具具有获取所述集流环转运装置上的集流环的第一转运工位，以及将所述集流环运送至所述第二旋转治具的第二转运工位，在所述第二工位所述集流针与所述集流环实现组装。

作为插针点焊机的一种优选技术方案，所述焊接机构包括用于对在所述第二工位实现组装的所述集流针与所述集流环进行焊接的焊接装置，以及用于驱动所述焊接装置运动的动力组件，所述焊接装置在所述动力组件的控制下选择性运动至所述第二工位，对所述集流针与所述集流环进行焊接。

作为插针点焊机的一种优选技术方案，所述插针装置包括集流体插入机械手，所述集流体插入机械手具有位于所述第二旋转治具上方的第三工位以及位于所述电池壳体输送装置上方的第四工位，所述集流体插入机械手用于将集流体由第二旋转治具运送至电池壳体输送装置上方，并插入位于所述电池壳体输送装置上的电池壳体中。

作为插针点焊机的一种优选技术方案，所述电池壳体输送装置包括电芯治具输送轨道，所述电芯治具输送轨道循环设置，在所述电芯治具输送轨道与所述插针装置相对应的位置设置有定位治具。

作为插针点焊机的一种优选技术方案，所述电芯治具输送轨道的运行方向上，并位于所述定位治具的下游位置设置有电芯取出机械手。

作为插针点焊机的一种优选技术方案，所述旋转治具的周部还设置有集流针检测装置，所述集流针检测装置设置在所述集流针组装装置与所述集流环组装装置之间，并与所述插针装置对称设置，用于检测旋转治具上是否插有集流针。

本发明的有益效果为：提供一种插针点焊机，其能够实现集流针与集流环的定位、焊接，以及焊接后向壳体中的插装，实现上述过程完全自动化，有效的提高电池生产效率以及产品合格率。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为现有技术中一种锂电池结构示意图。

图2为本发明实施例所述插针点焊机立体结构示意图。

图3为本发明实施例所述旋转治具结构示意图。

图4为本发明实施例所述驱动组件立体结构示意图。

图5为本发明实施例所述第二旋转治具与第一旋转治具连接结构推杆分离状态剖视图。

图6为本发明实施例所述第二旋转治具与第一旋转治具连接结构推杆插入状态剖视图。

图7为本发明实施例所述集流针组装装置立体结构示意图。

图8为本发明实施例所述集流环组装装置立体结构示意图。

图9为本发明实施例所述插针装置立体结构示意图。

图10为本发明实施例所述电池壳体输送装置立体结构示意图。

图1中：

1、壳体；2、底膜；3、金属锂负极；4、边膜；5、正极包；6、上盖膜；8、密封钉；9、连接镍带；10、顶盖；11、玻璃绝缘子；12、正极端；14、金属集流环；15、集流柱；

图2至10中：

100、旋转治具；110、第一旋转盘；120、第二旋转治具；121、治具本体；122、治具安装座；123、治具定位孔；124、定位杆；130、驱动组件；131、推杆；132、分割盘；133、定位感应器；134、弹性元件；135、旋转马达；136、升降气缸；

200、集流针组装装置；210、安装架；220、镍线收卷装置；230、定长送线机构；240、等长切割机构；250、镍线感应器；260、镍线校正机构；

300、集流环组装装置；310、振动筛；320、集流环转运装置；330、取集流环治具；340、焊接机构；341、焊接装置；342、动力组件；

400、插针装置；410、集流体插入机械手；420、插入电机；430、前后气缸；

500、电池壳体输送装置；510、电芯治具输送轨道；520、定位治具；530、电芯取出机械手。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图2～10所示，于本实施例中，本发明所述的一种插针点焊机，包括一用于将集流针与集流环组装成集流体的旋转治具100，旋转治具100的主体为圆形结构，旋转治具100包括第一旋转治具以及第二旋转治具120，第二旋转治具120设置在第一旋转治具上可随第一旋转治具一同转动，且第二旋转治具120可相对于第一旋转治具进行转动。

具体的，第一旋转治具包括可绕自身轴线转动的第一旋转盘110，第一旋转盘110上设置有第二旋转治具120，第二旋转治具120可随第一旋转治具进行公转，且第二旋转治具120可绕其自身轴线进行自转，第二旋转治具120设置在第一旋转盘110的第一侧面上，第一旋转盘110上与第二旋转治具120相对的第二侧面一侧设置有可选择性连接第二旋转治具120，并带动第二旋转治具120转动的驱动组件130。

于本实施例中在第一旋转盘110上设置有八个第二旋转治具120，八个第二旋转治具120两个一组，每组之间相距90°圆心角，在第一旋转盘110的一同心圆上均匀分布，每组第二旋转治具120的位置分别与集流针组装装置200、集流环组装装置300、插针装置400以及集流针检测装置相对应，且与之对应的集流针组装装置200能够同时输送两根集流针，集流环组装装置300能够同时输送两个集流环，并同时焊接两个组合后的集流环与集流针，插针装置400能够同时将两个焊接好的集流体插入电池壳体中，集流针检测装置能够同时检测两个第二旋转治具120上相应的位置是否插有集流针。

第二旋转治具120具有与第一旋转盘110固定连接的治具安装座122，以及可选择性与治具安装座122分离的治具本体121。治具安装座122上设置有贯通第一旋转盘110两侧面的通孔，驱动组件130由第二侧面选择性穿过通孔与治具本体121连接，并带动治具本体121转动。治具安装座122上还设置有治具定位孔123，治具本体121上设置有可选择性插入治具定位孔123的定位杆124。治具本体121上设置有定位杆收纳槽，定位杆124可活动的设置在定位杆收纳槽中，定位杆收纳槽底部设置有能够推动定位杆124伸出定位杆收纳槽的弹性元件134。

驱动组件130包括一可带动治具本体121转动的驱动件，以及与定位杆124相对应，用于控制定位杆124选择性插入治具定位孔123的推杆131。驱动件由旋转马达135驱动可进行转动，旋转马达135与驱动件由升降气缸136带动可沿旋转马达135轴线运动。

在本实施例中，驱动件为一分割盘132，推杆131设置在分割盘132上，并远离分割盘132的中心设置。分割盘132的一侧设置有用于检测分割盘132旋转角度的定位感应器133。

旋转治具100工作时，在第一旋转治具与第二旋转治具120相对静止的情况下，治具本体121上位于定位杆收纳槽中的定位杆124在弹性元件134的作用下伸出定位杆124收纳槽，插入治具定位孔123中，以保证第二旋转治具120此时不会在第一旋转盘110上转动。当第二旋转治具120需要相对于第一旋转盘110进行转动时，升降气缸136带动旋转马达135以及驱动件上升，推杆131插入到治具定位孔123中，推动定位杆124向上运动，压缩弹性元件134，当定位杆124完全脱离治具定位孔123时，升降气缸136停止运动，此时驱动件与治具本体121连接，驱动件在旋转马达135的带动下进行转动可带动治具本体121进行转动，驱动件的一侧设置有用于检测驱动件旋转角度的定位感应器133，在驱动件转动的过程中定位传感器能够精确确定其旋转的角度，并对其旋转角度进行调整控制，从而保证旋转位置精度。当治具本体121旋转完成后，升降气缸136带动驱动件以及旋转马达135下降，推杆131对定位杆124的作用力消除，弹性元件134推动定位杆124向下运动，重新插入治具定位孔123中，限制治具本体121相对于第一旋转盘110的转动。

在旋转治具100的周部设置有集流针组装装置200、集流环组装装置300，以及将集流体插入电池壳体的插针装置400和集流针检测装置，集流针组装装置200与集流环组装装置300在旋转治具100的径向方向上对称设置，集流针检测装置设置在集流针组装装置200与集流环组装装置300之间，并与插针装置400对称设置，用于检测旋转治具100上是否插有集流针。旋转治具100的一侧还设置有电池壳体输送装置500，插针装置400位于旋转治具100与电池壳体输送装置500之间。

集流针组装装置200包括安装架210以及设置在安装架210上的镍线收卷装置220、定长送线机构230以及等长切割机构240，镍线收卷装置220设置在安装架210的最上方，用于收卷作为集流针的镍线原材料卷料，定长送线机构230设置在镍线收卷装置220与等长切割机构240之间，用于将规定长度的镍线原材料输送至第二旋转治具120中，等长切割机构240位于安装架210的最下方，用于将插入至第二旋转治具120中的镍线原材料切断。安装架210上并位于镍线收卷装置220与定长送线机构230之间还由上至下依次设置有镍线感应器250以及镍线校正机构260，镍线感应器250用于检测镍线收卷装置220上镍线剩余情况，镍线校正机构260用于将弯曲的镍线校直，以便于作为集流针使用。

集流环组装装置300包括上料机构以及焊接机构340，上料机构包括振动筛310、集流环转运装置320。

具体的，振动筛310用于将集流环运送至集流环转运装置320中，集流环转运装置320包括由前后取料气缸驱动的取集流环治具330，取集流环治具330具有获取集流环转运装置320上的集流环的第一转运工位，以及将集流环运送至第二旋转治具120的第二转运工位，在第二工位集流针与集流环实现组装。

焊接机构340包括用于对在第二工位实现组装的集流针与集流环进行焊接的焊接装置341，以及用于驱动焊接装置341运动的动力组件342，焊接装置341在动力组件342的控制下选择性运动至第二工位，对集流针与集流环进行焊接。

插针装置400包括集流体插入机械手410，集流体插入机械手410具有位于第二旋转治具120上方的第三工位以及位于电池壳体输送装置500上方的第四工位，集流体插入机械手410由插入电机420以及前后气缸430进行控制，用于将集流体由第二旋转治具120运送至电池壳体输送装置500上方，并插入位于电池壳体输送装置500上的电池壳体中。

电池壳体输送装置500包括电芯治具输送轨道，电芯治具输送轨道循环设置，在电芯治具输送轨道与插针装置400相对应的位置设置有定位治具520。电芯治具输送轨道的运行方向上，并位于定位治具520的下游位置设置有电芯取出机械手530。

工作过程中，设置在安装架210上的定长送线机构230将收卷在镍线收卷装置220上的镍线依次经过镍线感应器250以及镍线校正机构260输送至等长切割机构240，并插入至此时位于镍线输送方向上的第二旋转治具120中的一镍线定位孔中。插入完成后等长切割机构240将镍线进行切割，其端部被切断部分留在第二旋转治具120中形成一根集流针。然后，第二旋转治具120在第一旋转盘110上进行旋转，使其上另一镍线定位孔与镍线输送方向对应，重复上述操作，将第二根集流针插入镍线定位孔中，本实施例中第二旋转治具120上设置有六个镍线定位孔，因此需要重复进行六次上述操作，插入六根集流针。在集流针插入完成后，第一旋转盘110绕自身轴线旋转90°，之前位于插针装置400处的第二旋转治具120旋转至集流针组装装置200处，进行集流针的组装。之前位于集流针组装装置200处的第二旋转治具120旋转至集流针检测装置处，检测是否每个镍线定位孔中均插有集流针。检测合格后，第一旋转盘110再次旋转90°，经过检测的第二旋转治具120转动到集流环组装装置300位置处。此时振动筛310将集流环运送到集流环转运装置320并摆放在第一转运工位，取集流环治具330将第一转运工位上的集流环运送至第二转运工位，使集流环放置在位于第二旋转治具120中的集流针上，采用焊接机构340对集流针与集流环进行焊接，当一根集流针与集流环焊接完成后，第二旋转治具120进行自转，使下一根集流针与集流环相接处的位置与焊接机构340相对应，焊接机构340再次焊接，如此重复六次将六根集流针均与集流环进行焊接后，第一旋转盘110再次绕自身轴线旋转90°，使焊接好的集流体所在的第二旋转治具120旋转至插针装置400处，集流体插入机械手410将集流体从第二旋转治具120上抓起后运动至电池壳体输送装置500上方的第四工位处，然后集流体插入机械手410向下运动将集流体插入电池壳体中，实现插针点焊过程。电池壳体输送装置500运动一个工位，旋转治具100、集流针组装装置200、集流环组装装置300，以及将集流体插入电池壳体的插针装置400和集流针检测装置重复上述工作过程，进行下一个插针点焊操作。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种插针点焊机，其特征在于,包括一用于将集流针与集流环组装成集流体的旋转治具，所述旋转治具的主体为圆形结构，所述旋转治具周部设置有集流针组装装置、集流环组装装置，以及将所述集流体插入电池壳体的插针装置，所述集流针组装装置与所述集流环组装装置在所述旋转治具的径向方向上对称设置，所述旋转治具的一侧还设置有电池壳体输送装置，所述插针装置位于所述旋转治具与所述电池壳体输送装置之间。

2.根据权利要求1所述的插针点焊机，其特征在于，所述旋转治具包括第一旋转治具以及第二旋转治具，所述第二旋转治具设置在所述第一旋转治具上，可随所述第一旋转治具一同转动，且所述第二旋转治具可相对于所述第一旋转治具进行转动。

3.根据权利要求2所述的插针点焊机，其特征在于，所述集流针组装装置包括安装架以及设置在所述安装架上的镍线收卷装置、定长送线机构以及等长切割机构，所述镍线收卷装置设置在安装架的最上方，用于收卷作为集流针的镍线原材料卷料，所述定长送线机构设置在所述镍线收卷装置与所述等长切割机构之间，用于将规定长度的镍线原材料输送至第二旋转治具中，所述等长切割机构位于所述安装架的最下方，用于将插入至第二旋转治具中的镍线原材料切断。

4.根据权利要求3所述的插针点焊机，其特征在于，所述安装架上并位于所述镍线收卷装置与所述定长送线机构之间还由上至下依次设置有镍线感应器以及镍线校正机构，所述镍线感应器用于检测镍线收卷装置上镍线剩余情况，所述镍线校正机构用于将弯曲的镍线校直，以便于作为集流针使用。

5.根据权利要求4所述的插针点焊机，其特征在于，所述集流环组装装置包括上料机构以及焊接机构，所述上料机构包括振动筛、集流环转运装置，所述振动筛用于将集流环运送至集流环转运装置中，所述集流环转运装置包括由前后取料气缸驱动的取集流环治具，所述取集流环治具具有获取所述集流环转运装置上的集流环的第一转运工位，以及将所述集流环运送至所述第二旋转治具的第二转运工位，在所述第二工位所述集流针与所述集流环实现组装。

6.根据权利要求5所述的插针点焊机，其特征在于，所述焊接机构包括用于对在所述第二工位实现组装的所述集流针与所述集流环进行焊接的焊接装置，以及用于驱动所述焊接装置运动的动力组件，所述焊接装置在所述动力组件的控制下选择性运动至所述第二工位，对所述集流针与所述集流环进行焊接。

7.根据权利要求6所述的插针点焊机，其特征在于，所述插针装置包括集流体插入机械手，所述集流体插入机械手具有位于所述第二旋转治具上方的第三工位以及位于所述电池壳体输送装置上方的第四工位，所述集流体插入机械手用于将集流体由第二旋转治具运送至电池壳体输送装置上方，并插入位于所述电池壳体输送装置上的电池壳体中。

8.根据权利要求7所述的插针点焊机，其特征在于，所述电池壳体输送装置包括电芯治具输送轨道，所述电芯治具输送轨道循环设置，在所述电芯治具输送轨道与所述插针装置相对应的位置设置有定位治具。

9.根据权利要求8所述的插针点焊机，其特征在于，所述电芯治具输送轨道的运行方向上，并位于所述定位治具的下游位置设置有电芯取出机械手。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的插针点焊机，其特征在于，所述旋转治具的周部还设置有集流针检测装置，所述集流针检测装置设置在所述集流针组装装置与所述集流环组装装置之间，并与所述插针装置对称设置，用于检测旋转治具上是否插有集流针。