CN106601972B - 电池激光焊接组装设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电池激光焊接组装设备，包括电池上料机构、晶体上料机构、电池晶体运输机构、弹片上料机构、焊接机构、模组组装机构。电池上料机构对电池进行上料，用于将平躺状态的电池翻转成竖直状态；晶体上料机构用于对晶体进行上料，并将晶体套接于电池晶体运输机构的电池上；电池晶体运输机构用于对套接有晶体的电池进行运输，并送达至各个工位；弹片上料机构用于将弹片上料于电池晶体运输机构的晶体内；焊接机构用于对电池晶体运输机构中套接有晶体的电池与弹片焊接在一起；模组组装机构用于对套接有晶体的电池进行组排、组层，形成电池模组结构。电池激光焊接组装设备对电池进行组装、焊接、组排、组层，实现机械自动化生产。

Description

电池激光焊接组装设备

技术领域

本发明涉及电池机械自动化生产技术领域，特别是涉及一种电池激光焊接组装设备。

背景技术

随着社会不断发展和科技不断进步，机械化、自动化、标准化生产已经逐渐成为发展趋势，并逐步代替传统的手工劳动，为企业的可持续发展注入了新的动力。因此，电池生产企业也需要与时俱进，通过转型升级，大力发展机械自动化设备以代替传统的手工劳动，进而提高企业的生产效益，实现企业的可持续发展。

如图1所示，其为一种电池单体10的结构分解图。电池单体10包括：电池本体11、套接于电池本体11一端的晶体结构12、收容于晶体12内并与电池本体11焊接的弹片结构13。如何对电池本体11进行上料，如对晶体结构12进行上料，如何实现将晶体结构12套接于电池本体11上，如何将弹片结构13上料于晶体结构内并与电池本体11焊接。完成电池本体11、晶体结构12及弹片结构13的组装形成电池单体10，如何将多个电池单体10连接形成电池排结构，如何再将多个电池排结构连接形成电池层结构。为实现电池的机械自动化生产，上述所提出的技术问题是企业研发工程师需要解决的实际问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种电池激光焊接组装设备，对电池进行组装、焊接、组排、组层，实现机械自动化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电池激光焊接组装设备，包括：电池上料机构、晶体上料机构、电池晶体运输机构、弹片上料机构、焊接机构、模组组装机构，所述电池上料机构、晶体上料机构、弹片上料机构、焊接机构、模组组装机构沿所述电池晶体运输机构的运输方向依次设置；

所述电池晶体运输机构包括电池晶体回转流水线及设于所述电池晶体回转流水线上的电池晶体固定治具；

所述电池上料机构包括：电池上料运输流水线、电池上料推动装置、电池上料翻转转盘、电池上料转移机械手，所述电池上料翻转转盘具有电池翻转收容槽，所述电池上料推动装置设于所述电池上料运输流水线的一端，所述电池上料翻转转盘衔接于所述电池上料推动装置与所述电池上料转移机械手之间，所述电池上料转移机械手衔接于所述电池上料翻转转盘与所述电池晶体固定治具之间；

所述晶体上料机构包括：晶体上料震动盘、衔接于所述晶体上料震动盘与所述电池晶体固定治具之间的晶体上料机械手、晶体下压装置；

所述弹片上料机构包括：弹片上料震动盘、衔接于所述弹片上料震动盘与所述电池晶体固定治具之间的弹片上料机械手、弹片下压装置；

所述模组组装机构包括：电池晶体下料机械手、电池晶体组排装置、电池晶体组层装置；

所述电池晶体组排装置包括：电池晶体转盘、电池晶体下压部，所述电池晶体转盘上设有电池晶体组排治具，所述电池晶体下料机械手衔接于所述电池晶体固定治具与所述电池晶体组排治具之间；

所述电池晶体组层装置包括：电池晶体组层治具、衔接于所述电池晶体组排治具与所述电池晶体组层治具之间的电池晶体组层机械手。

在其中一个实施例中，所述电池晶体固定治具包括电池晶体固定座，所述电池晶体固定座上开设有电池晶体收容槽，所述电池晶体收容槽的槽口处设有四个电池晶体固定柱，四个所述电池晶体固定柱环绕于所述电池晶体收容槽的槽口呈环形阵列分布。

在其中一个实施例中，所述电池晶体固定柱远离所述电池晶体固定座的一端形成圆锥体结构。

在其中一个实施例中，所述电池晶体运输机构还包括卡位气缸及设于所述卡位气缸伸缩端的卡位杆，所述电池晶体固定座开设有与所述卡位杆配合的卡位槽。

在其中一个实施例中，所述卡位杆与所述卡位槽配合的一端形成圆锥尖状凸起，所述卡位槽为圆锥凹槽结构。

在其中一个实施例中，所述电池上料推动装置包括电池上料推动气缸及设于所述电池上料推动气缸伸缩端的电池上料推动杆，所述电池上料推动气缸驱动所述电池上料推动杆沿水平方向往复移动。

本发明的电池激光焊接组装设备，通过设置电池上料机构、晶体上料机构、电池晶体运输机构、弹片上料机构、焊接机构、模组组装机构，并对上述各个机构的结构进行优化，对电池进行组装、焊接、组排、组层，实现机械自动化生产。

附图说明

图1为一种电池单体的结构分解图；

图2为本发明一实施例的电池激光焊接组装设备的结构图；

图3为图2所示的电池激光焊接组装设备的局部结构图；

图4为图2所示的电池激光焊接组装设备的电池上料机构的结构图；

图5为图2所示的电池激光焊接组装设备的另一局部结构图；

图6为图2所示的电池激光焊接组装设备的模组组装机构的结构图；

图7为图2所示的电池晶体运输机构的电池晶体固定治具的结构图；

图8为图2所示的晶体上料机构的晶体上料机械手的夹取端的结构图；

图9为图6的模组组装机构在A处的放大图；

图10为图6所示的模组组装机构的局部结构图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图2所示，一种电池激光焊接组装设备20，包括：电池上料机构100、晶体上料机构200、电池晶体运输机构300、弹片上料机构400、焊接机构500、模组组装机构600。电池上料机构100、晶体上料机构200、弹片上料机构400、焊接机构500、模组组装机构600沿电池晶体运输机构300的运输方向依次设置。

电池上料机构100对电池进行上料，用于将平躺状态的电池翻转成竖直状态，并上料于电池晶体运输机构300中；晶体上料机构200用于对晶体进行上料，并将晶体套接于电池晶体运输机构300的电池上；电池晶体运输机构300用于对套接有晶体的电池进行运输，并送达至各个工位；弹片上料机构400用于将弹片上料于电池晶体运输机构300的晶体内；焊接机构500用于对电池晶体运输机构300中套接有晶体的电池与弹片焊接在一起；模组组装机构600用于对套接有晶体的电池进行组排、组层，形成电池模组结构。

如图3所示，具体的，电池晶体运输机构300包括电池晶体回转流水线310及设于电池晶体回转流水线310上的电池晶体固定治具320。电池晶体固定治具320用于装载电池、晶体及弹片，电池晶体回转流水线310不断进行回转运动，带动其上的电池晶体固定治具320运送至各个工位，从而实现对电池、晶体及弹片进行组装。

如图3及图4所示，具体的，电池上料机构100包括：电池上料运输流水线110、电池上料推动装置120、电池上料翻转转盘130、电池上料转移机械手140。电池上料翻转转盘130具有电池翻转收容槽132，电池上料推动装置120设于电池上料运输流水线110的一端，电池上料翻转转盘130衔接于电池上料推动装置120与电池上料转移机械手140之间，电池上料转移机械手140衔接于电池上料翻转转盘130与电池晶体固定治具320之间。在本实施例中，电池上料推动装置120包括电池上料推动气缸121及设于电池上料推动气缸121伸缩端的电池上料推动杆122，电池上料推动气缸121驱动电池上料推动杆122沿水平方向往复移动。

电池上料推动装置120推动电池上料运输流水线110平躺状态的电池至电池上料翻转转盘130的电池翻转收容槽132中，电池上料翻转转盘130旋转90度角，使得原本平躺状态的电池翻转为竖直状态，电池上料转移机械手140夹取电池翻转收容槽132中竖直状态的电池至电池晶体回转流水线310的电池晶体固定治具320中，竖直状态的电池在电池晶体回转流水线310的带动下输送至各个加工工位。

如图3所示，具体的，晶体上料机构200包括：晶体上料震动盘210、衔接于晶体上料震动盘210与电池晶体固定治具320之间的晶体上料机械手220、晶体下压装置230。

晶体上料震动盘210内装载有晶体，晶体在晶体上料震动盘210的作用下不断被输送至出料口处，晶体上料机械手220将出料口处的晶体夹取至电池晶体回转流水线310的电池晶体固定治具320中，于是，晶体被放置于电池晶体固定治具320的电池端面上。此时，晶体与电池的端面轻微的抵接在一起，晶体下压装置230位于电池晶体固定治具320的上方，在晶体下压装置230的作用下，将晶体压入于电池，使得晶体牢牢套于电池上。晶体下压装置230可采用气缸驱动结构。套接有晶体的电池在电池晶体回转流水线310的带动下继续向前运输至下一个加工工位。

如图3所示，具体的，弹片上料机构400包括：弹片上料震动盘410、衔接于弹片上料震动盘410与电池晶体固定治具320之间的弹片上料机械手420、弹片下压装置430。

弹片上料震动盘410内装载有弹片，弹片在弹片上料震动盘410的作用下不断被输送至出料口处，弹片上料机械手420将出料口处的弹片夹取至电池晶体回转流水线310的电池晶体固定治具320中，使得弹片被放置于晶体内。此时，弹片只是与晶体轻微接触，在弹片下压装置430的作用下，将弹片压入于晶体内，使得弹片可以与电池的一端紧密接触在一起，方便后续加工工位将弹片与电池端面焊接在一起。

如图2及图5所示，焊接机构500用于将弹片焊接于电池的端面上，使得电池、晶体及弹片形成完整的电池单体结构。

如图5及图6所示，具体的，模组组装机构600包括：电池晶体下料机械手610、电池晶体组排装置620、电池晶体组层装置630。

电池晶体组排装置620包括：电池晶体转盘621、电池晶体下压部622。电池晶体转盘上621设有电池晶体组排治具623，电池晶体下料机械手610衔接于电池晶体固定治具320与电池晶体组排治具623之间。电池晶体组层装置630包括：电池晶体组层治具631、衔接于电池晶体组排治具623与电池晶体组层治具631之间的电池晶体组层机械手632。

电池晶体下料机械手610用于将电池晶体固定治具320中的电池单体结构夹取并转移至电池晶体组排治具623中，当电池晶体组排治具623内呈“一”字形排列有多个单体电池结构时，电池晶体转盘621转动，带动其上的电池转动到电池晶体下压部622处，电池晶体下压部622下压，并配合电池晶体组排治具623的作用，实现将多个单体电池结构通过晶体所具有的卡位结构连接在一起，形成电池排结构。

紧接着，在电池晶体组层机械手632的作用下，将电池晶体组排治具623中的电池排结构转移至电池晶体组层治具631中，同时，电池晶体组层机械手632作下压动作，将两个相邻的电池排结构通过晶体所具有的卡位结构连接在一起，形成电池层结构。

如图7所示，要说明的是，电池晶体固定治具320包括电池晶体固定座321，电池晶体固定座321上开设有电池晶体收容槽322，电池晶体收容槽322的槽口处设有四个电池晶体固定柱323，四个电池晶体固定柱323环绕于电池晶体收容槽322的槽口呈环形阵列分布。电池晶体收容槽322用于收容电池，电池一半收容于电池晶体收容槽322内，一半外露于电池晶体收容槽322并被四个电池晶体固定柱323包围。电池晶体固定柱323具有引导的作用，使得晶体可以在四个电池晶体固定柱323的引导下套接于电池上，提高了晶体套接于电池的准确性及顺畅性。

进一步的，电池晶体固定柱323远离电池晶体固定座321的一端形成圆锥体结构324，晶体上料机械手220将晶体套接于电池上时，不可避免会存在微小的偏差现象，此种微小的现象可能会导致晶体卡滞于电池晶体固定柱323的端面而不能实现顺畅套接，特别在电池晶体固定柱323的一端形成圆锥体结构324，圆锥体结构324形成平滑且具有尖端结构，使得晶体可以在圆锥体结构324的引导下更好的落入于四个电池晶体固定柱323内并与电池套接。

更进一步的，电池晶体运输机构300还包括卡位气缸330及设于卡位气缸330伸缩端的卡位杆340，电池晶体固定座321开设有与卡位杆340配合的卡位槽325。当电池晶体回转流水线310带动电池晶体固定治具320到达至指定工位时并停留时，由于偏差现象的存在，电池晶体固定治具320不可能绝对准确到达指定位置，为了改善这一问题，设置卡位气缸330及设于卡位气缸330伸缩端的卡位杆340，卡位气缸330驱动卡位杆340伸出并与电池晶体固定座321的卡位槽325配合，电池晶体固定座321的卡位槽325受到卡位杆340的作用而发生微小的位移，从而实现偏差的调整，使得电池晶体固定治具320可以准确到达指定位置，提高了装配的准确性及顺畅性。

再进一步的，卡位杆340与卡位槽325配合的一端形成圆锥尖状凸起，卡位槽325为圆锥凹槽结构，通过设置圆锥尖状凸起及圆锥凹槽结构，使得卡位杆340可以更顺畅的卡位于卡位槽325内，防止卡滞现象的发生。

如图8所示，为了更好实现对晶体的取放，晶体上料机械手220的夹取端设有夹取气缸240及与夹取气缸240连接的四瓣夹取杆250，四瓣夹取杆250以圆的中心点呈环形阵列分布，夹取气缸240驱动四瓣夹取杆250向靠近或远离圆的中心点移动。当四瓣夹取杆250向靠近圆的中心点移动聚集时，可以实现对晶体的夹取，当四瓣夹取杆250向远离圆的中心点移动扩散时，晶体便可以从中脱离。特别要说明的是，设置了以圆的中心点呈环形阵列分布的四瓣夹取杆250，很好配合了电池晶体收容槽322的槽口处的四个电池晶体固定柱323，由于四个电池晶体固定柱323之间形成空隙，四瓣夹取杆250可以很好利用此空隙将晶体套接于电池的一端，提高了晶体套接的顺畅性，套接完成后，四瓣夹取杆250在夹取气缸240的驱动下再利用此空隙扩散开来，使得晶体可以顺利的脱离四瓣夹取杆250。

如图9所示，电池晶体组排治具623包括电池晶体组排基座624，电池晶体组排基座624开设有多个呈“一”字形排布的电池晶体组排收容槽625，每一个电池晶体组排收容槽625的槽口处分布有四个电池晶体组排固定柱626，四个电池晶体组排固定柱626环绕于电池晶体组排收容槽625的槽口呈环形阵列分布。

电池晶体下料机械手610用于将电池晶体固定治具320中的电池单体结构夹取并转移至电池晶体组排收容槽625中，电池单体结构部分收容于电池晶体组排收容槽625中，部分露出于电池晶体组排收容槽625并被四个电池晶体组排固定柱626包围，相邻的两个电池单体结构通过电池晶体组排固定柱626的间隙实现贯通，为两个电池单体结构的连接提供了方便。相邻的两个电池单体结构通过晶体的卡位结构实现相互连接，于是多个电池单体结构便可以连接形成电池排结构。

进一步的，电池晶体组排固定柱626远离电池晶体组排基座624的一端形成圆锥尖状凸起627，电池晶体下料机械手610将电池单体结构放置于电池晶体组排收容槽625内时，不可避免会存在微小的偏差现象，此种微小的现象可能会导致电池单体结构卡滞于电池晶体组排固定柱626的端面而不能实现顺畅套接，特别在电池晶体组排固定柱626的一端形成圆锥尖状凸起627，圆锥尖状凸起627形成平滑且具有尖端结构，使得电池单体结构可以在圆锥尖状凸起627的引导下更好的落入于电池晶体组排收容槽625内，实现相邻的两个电池单体结构之间的连接。

如图10所示，电池晶体组层治具631包括电池晶体组层基座633，电池晶体组层基座633开设有多个呈矩形阵列分布的电池晶体组层收容槽634，每一个电池晶体组层收容槽634的槽口处分布有四个电池晶体组层固定柱635，四个电池晶体组层固定柱635环绕于电池晶体组层收容槽634的槽口呈环形阵列分布。

电池晶体组层机械手632将电池排从电池晶体组排治具623中取出并转移至电池晶体组层收容槽634中，相邻的两个电池排通过电池晶体组层固定柱635的间隙实现贯通，为两个相邻的电池排的连接提供了方便。相邻的两个电池排通过晶体的卡位结构实现连接，于是多个电池排便可以连接形成电池层。

进一步的，电池晶体组层固定柱635远离电池晶体组层收容槽634的一端形成圆锥状凸块636，电池晶体组层机械手632将电池排放置于电池晶体组层收容槽634时，不可避免会存在微小的偏差现象，此种微小的现象可能会导致电池排卡滞于电池晶体组层固定柱635的端面而不能实现顺畅连接，特别在电池晶体组层固定柱635的一端形成圆锥状状凸块636，圆锥状状凸块636形成平滑且具有尖端结构，使得电池排可以在圆锥状状凸块636的引导下更好的落入于电池晶体组层收容槽634内，实现相邻的两个电池排之间的连接。

如图10所示，更进一步的，模组组装机构600还包括电池层脱离装置640，电池层脱离装置640包括：电池层脱离基板641、电池层脱离气缸642、电池层脱离引导柱643，电池晶体组层基座633固定于电池层脱离引导柱643的一端，电池层脱离基板641滑动设于电池层脱离引导柱643，电池层脱离气缸642驱动电池层脱离基板641沿电池层脱离引导柱643升降滑动，电池层脱离基板641上设有与电池晶体组层收容槽634配合的电池层顶出杆644。

当电池晶体组层治具631上的电池单体结构形成电池层后，电池层脱离气缸642驱动电池层脱离基板641沿电池层脱离引导柱643上升，于是，电池层顶出杆644穿过电池晶体组层收容槽634，从而将电池晶体组层收容槽634内的电池层顶出，紧接着，相关装置将从电池晶体组层收容槽634内脱离出来的电池层取走，实现电池层的下料。

本发明的电池激光焊接组装设备20，通过设置电池上料机构100、晶体上料机构200、电池晶体运输机构300、弹片上料机构400、焊接机构500、模组组装机构600，并对上述各个机构的结构进行优化，对电池进行组装、焊接、组排、组层，实现机械自动化生产。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种电池激光焊接组装设备，其特征在于，包括：电池上料机构、晶体上料机构、电池晶体运输机构、弹片上料机构、焊接机构、模组组装机构，所述电池上料机构、晶体上料机构、弹片上料机构、焊接机构、模组组装机构沿所述电池晶体运输机构的运输方向依次设置；

所述电池晶体运输机构包括电池晶体回转流水线及设于所述电池晶体回转流水线上的电池晶体固定治具；

所述电池上料机构包括：电池上料运输流水线、电池上料推动装置、电池上料翻转转盘、电池上料转移机械手，所述电池上料翻转转盘具有电池翻转收容槽，所述电池上料推动装置设于所述电池上料运输流水线的一端，所述电池上料翻转转盘衔接于所述电池上料推动装置与所述电池上料转移机械手之间，所述电池上料转移机械手衔接于所述电池上料翻转转盘与所述电池晶体固定治具之间；

所述晶体上料机构包括：晶体上料震动盘、衔接于所述晶体上料震动盘与所述电池晶体固定治具之间的晶体上料机械手、晶体下压装置；

所述弹片上料机构包括：弹片上料震动盘、衔接于所述弹片上料震动盘与所述电池晶体固定治具之间的弹片上料机械手、弹片下压装置；

所述模组组装机构包括：电池晶体下料机械手、电池晶体组排装置、电池晶体组层装置；

所述电池晶体组排装置包括：电池晶体转盘、电池晶体下压部，所述电池晶体转盘上设有电池晶体组排治具，所述电池晶体下料机械手衔接于所述电池晶体固定治具与所述电池晶体组排治具之间；

所述电池晶体组层装置包括：电池晶体组层治具、衔接于所述电池晶体组排治具与所述电池晶体组层治具之间的电池晶体组层机械手。

2.根据权利要求1所述的电池激光焊接组装设备，其特征在于，所述电池晶体固定治具包括电池晶体固定座，所述电池晶体固定座上开设有电池晶体收容槽，所述电池晶体收容槽的槽口处设有四个电池晶体固定柱，四个所述电池晶体固定柱环绕于所述电池晶体收容槽的槽口呈环形阵列分布。

3.根据权利要求2所述的电池激光焊接组装设备，其特征在于，所述电池晶体固定柱远离所述电池晶体固定座的一端形成圆锥体结构。

4.根据权利要求3所述的电池激光焊接组装设备，其特征在于，所述电池晶体运输机构还包括卡位气缸及设于所述卡位气缸伸缩端的卡位杆，所述电池晶体固定座开设有与所述卡位杆配合的卡位槽。

5.根据权利要求4所述的电池激光焊接组装设备，其特征在于，所述卡位杆与所述卡位槽配合的一端形成圆锥尖状凸起，所述卡位槽为圆锥凹槽结构。

6.根据权利要求1所述的电池激光焊接组装设备，其特征在于，所述电池上料推动装置包括电池上料推动气缸及设于所述电池上料推动气缸伸缩端的电池上料推动杆，所述电池上料推动气缸驱动所述电池上料推动杆沿水平方向往复移动。