CN106711494B - 动力电池终焊装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种动力电池终焊装置,包括转盘机构,所述转盘机构上设有多套电芯夹具,围绕转盘机构依次设有上料工位、焊前平压工位、正极焊接除尘工位、负极焊接除尘工位、焊后平压工位、下料工位和夹具除尘工位,所述下料工位设有用于对完成焊接的电芯进行拉力测试的拉力测试机构以及用于将电芯夹具上的电芯转移到拉力测试机构进行拉力测试的下料机械手,所述夹具除尘工位设有用于清除电芯夹具上的粉尘的除尘机构。本发明实现了电芯终焊的完全自动化,提高了电池的生产效率;而且,在焊接过程中可由吸尘机构将焊接产生的粉尘吸除,避免了粉尘进入电芯的情况,提高了电池质量;同时在生产过程中可自动完成焊接强度测试,提高了良品率。

Description

动力电池终焊装置
技术领域
本发明涉及电池生产设备技术领域,尤其涉及一种生产效率高的动力电池终焊装置。
背景技术
动力电池电芯极耳预焊后,需要将盖板软连接正负极与预焊后的电芯极耳正负极分别进行超声波终焊。在装配过程中,需要防止盖板出现爆阀以及电芯注液孔损伤,在焊接过程中产生的粉尘需要及时清除避免进入电芯内部,影响电池生产质量,同时焊接完成后需要检测焊接强度。现有的机械设备可以实现自动焊接,但焊接时生产的粉尘无法及时清除,焊接强度无法准确检测,导致电池良品率低下,生产成本提高。
发明内容
本发明针对现有技术存在之缺失,提供一种动力电池终焊装置,其可提高电池生产效率,提高电池生产质量,降低生产成本。
为实现上述目的,本发明采用如下之技术方案:
一种动力电池终焊装置,包括转盘机构,所述转盘机构上设有多套电芯夹具,围绕转盘机构依次设有上料工位、焊前平压工位、正极焊接除尘工位、负极焊接除尘工位、焊后平压工位、下料工位和夹具除尘工位,所述上料工位设有用于将电芯抓取到电芯夹具上的上料机械手,所述焊前平压工位设有用于将盖板上的软连接平压到电芯极耳上的焊前平压机构,所述正极焊接除尘工位和负极焊接除尘工位均设有用于焊接盖板软连接和电芯极耳的超声波焊接机构和用于吸收焊接时产生的粉尘的吸尘机构,所述焊后平压工位设有用于对盖板软连接与电芯极耳的焊印面进行平压的焊后平压机构,所述下料工位设有用于对完成焊接的电芯进行拉力测试的拉力测试机构以及用于将电芯夹具上的电芯转移到拉力测试机构进行拉力测试的下料机械手,所述夹具除尘工位设有用于清除电芯夹具上的粉尘的除尘机构。
作为一种优选方案,所述转盘机构上还设有用于检测电芯到位情况的电芯检测机构,以及用于将电芯夹具向超声波焊接机构推出的夹具推出机构。
作为一种优选方案,所述电芯夹具包括夹具底板、电芯托板、电芯压板、盖板卡块和治具夹块,所述电芯托板活动设于夹具底板上,所述电芯压板设于电芯托板上方,所述夹具底板上设有驱动电芯压板上下移动的下压气缸,所述电芯托板的后端设有限位柱,所述治具夹块一端可开合的夹于限位柱外侧,所述电芯托板前端的两侧设有两限位块,所述盖板卡块可活动的设于两限位块的内侧面。
作为一种优选方案,所述焊前平压机构包括焊前平压支架、焊前上平压板、焊前下平压板、第一悬臂和第二悬臂,所述焊前平压支架上设有纵向延伸的第一平压导轨,所述第一平压导轨上设有分别用于安装焊前上平压板和焊前下平压板的上平压滑座和下平压滑座,所述焊前平压支架上设有驱动上平压滑座和下平压滑座沿第一平压导轨上下移动的焊前平压气缸,所述焊前上平压板通过第一悬臂安与上平压滑座固定连接,所述焊前下平压板通过第二悬臂与下平压滑座固定连接,并且所述焊前上平压板与焊前下平压板上下正对,所述焊前上平压板旁设有用于将盖板掰开一定角度的第一盖板拨块,所述第一盖板拨块通过第三悬臂与焊前平压支架固定连接。
作为一种优选方案,所述上平压滑座上设有向下伸出的第一齿条,所述下平压滑座上设有向上伸出的第二齿条,所述焊前平压支架上设有传动齿轮,所述传动齿轮的两侧分别与第一齿条和第二齿条齿合连接,所述焊前平压气缸通过浮动接头与上平压滑座驱动连接。
作为一种优选方案,所述超声波焊接机构包括焊机底座和设于焊机底座上的超声波焊机,所述焊机底座上设有用于压住盖板的盖板压板,所述超声波焊机包括固定安装于焊机底座上的下焊座和活动设于下焊座上方的上焊头,所述吸尘机构包括罩于上焊头外的顶部吸尘罩和设于下焊座上的下吸尘盒。
作为一种优选方案,所述拉力测试机构包括测试支架和设于测试支架上的测试平台,所述测试平台上设有用于固定待测电芯的电芯定位夹具和用于测试电芯焊接强度的拉力测试组件。
作为一种优选方案,所述电芯定位夹具包括电芯放入位、压电芯组件、盖板整形定位组件和压极耳组件,所述压电芯组件包括设于电芯放入位左右两侧的电芯上压板和驱动电芯上压板上下活动的压电芯气缸,所述压极耳组件包括设于电芯放入位下端的下部极耳顶板和与下部极耳顶板配合的上部极耳顶板,所述上部极耳顶板固定安装于电芯上压板上,并可随电芯上压板上下活动,所述盖板整形定位组件包括设于电芯放入位左右两侧的盖板限位板和驱动盖板限位板左右移动的整形气动滑台。
作为一种优选方案,所述拉力测试组件包括测试控制板、用于电芯盖板向外拉出的拉力轴、与拉力轴连接的拉力传感器和驱动拉力轴前后移动的拉力电机,所述拉力电机由测试控制板控制转动。
作为一种优选方案,所述下料工位还设有电芯翻转机构和双联机械手,所述双联机械手具有将拉力测试机构的电芯转移到电芯翻转机构的第一机械手和将电芯翻转机构的电芯转移到下一工位的第二机械手。
本发明工作过程如下:
上料机械手将电芯从预焊下料工位取料到转盘机构上的电芯夹具,电芯随转盘机构转动到焊前平压工位,由焊前平压机构将盖板上的软连接平压到电芯极耳上,然后电芯由转盘机构转到超声波焊接机构依次进行正极和负极焊机,同时由吸尘机构吸除焊接产生的粉尘,接着电芯由转盘机构转至焊后平压工位,由焊后平压工位对盖板软连接与电芯极耳的焊印面进行平压,然后电芯由转盘机构转到下料工位,由下料机械手转移到拉力测试机构进行拉力测试,最后电芯由双联机械手自拉力测试机构转移到电芯翻转机构,同时位于电芯翻转机构的电芯由双联机械手转移到下一工位。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果,具体而言,通过围绕转盘机构依次设置上料工位、焊前平压工位、正极焊接除尘工位、负极焊接除尘工位、焊后平压工位、下料工位和夹具除尘工位,实现了电芯终焊的完全自动化,提高了电池的生产效率;而且,在焊接过程中可由吸尘机构将焊接产生的粉尘吸除,避免了粉尘进入电芯的情况,提高了电池质量;通过在下料工位设置拉力测试机构,实现了在生产过程中自动完成焊接强度测试,提高了测试的准确性,提高了电池生产的良品率,降低了企业的生产成本,提高了企业的经济效益。
为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能,下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步详细说明:
附图说明
图1是本发明之实施例的组装结构图;
图2是本发明之实施例的转盘机构结构图;
图3是图2中A处的放大示意图;
图4是图2中B处的放大示意图;
图5是本发明之实施例的焊前平压机构结构图;
图6是本发明之实施例的超声波焊接机构结构图;
图7是本发明之实施例的焊后平压机构结构图;
图8是本发明之实施例的除尘机构结构图;
图9是本发明之实施例的拉力测试机构结构图;
图10是本发明之实施例的压电芯组件结构图;
图11是本发明之实施例的电芯翻转机构结构图。
具体实施方式
如图1所示,一种动力电池终焊装置,包括转盘机构10,所述转盘机构10上设有多套电芯夹具11,围绕转盘机构10依次设有上料工位、焊前平压工位、正极焊接除尘工位、负极焊接除尘工位、焊后平压工位、下料工位和夹具除尘工位。所述上料工位设有用于将电芯抓取到电芯夹具11上的上料机械手20。所述焊前平压工位设有用于将盖板上的软连接平压到电芯极耳上的焊前平压机构30。所述正极焊接除尘工位和负极焊接除尘工位均设有用于焊接盖板软连接和电芯极耳的超声波焊接机构40和用于吸收焊接时产生的粉尘的吸尘机构。所述焊后平压工位设有用于对盖板软连接与电芯极耳的焊印面进行平压的焊后平压机构50。所述下料工位设有用于对完成焊接的电芯进行拉力测试的拉力测试机构60以及用于将电芯夹具11上的电芯转移到拉力测试机构60进行拉力测试的下料机械手80,为了便于后续对产品方向的选择,所述下料工位还设有电芯翻转机构90和双联机械手100,所述双联机械手100具有将拉力测试机构60的电芯转移到电芯翻转机构90的第一机械手和将电芯翻转机构90的电芯转移到下一工位的第二机械手。所述夹具除尘工位设有用于清除电芯夹具11上的粉尘的除尘机构70。
如图2-4所示,所述转盘机构10上还设有用于检测电芯到位情况的电芯检测机构,以及用于将电芯夹具11向超声波焊接机构40推出的夹具推出机构12。所述电芯夹具11包括夹具底板13、电芯托板14、电芯压板15、盖板卡块19和治具夹块17,所述电芯托板14活动设于夹具底板13上,所述电芯压板15设于电芯托板14上方,所述夹具底板13上设有驱动电芯压板15上下移动的下压气缸,所述电芯托板14的后端设有限位柱16,所述治具夹块17一端可开合的夹于限位柱16外侧,所述电芯托板14前端的两侧设有两限位块18,所述盖板卡块19可活动的设于两限位块18的内侧面。
如图5所示,所述焊前平压机构30包括焊前平压支架31、焊前上平压板32、焊前下平压板33、第一悬臂321和第二悬臂331,所述焊前平压支架31上设有纵向延伸的第一平压导轨37,所述第一平压导轨37上设有分别用于安装焊前上平压板32和焊前下平压板33的上平压滑座323和下平压滑座333,所述焊前平压支架31上设有驱动上平压滑座323和下平压滑座333沿第一平压导轨37上下移动的焊前平压气缸34,所述焊前上平压板32通过第一悬臂321安与上平压滑座323固定连接,所述焊前下平压板33通过第二悬臂331与下平压滑座333固定连接,并且所述焊前上平压板32与焊前下平压板33上下正对,所述焊前上平压板32旁设有用于将盖板掰开一定角度的第一盖板拨块35,所述第一盖板拨块35通过第三悬臂351与焊前平压支架31固定连接。作为一种优选方案,所述上平压滑座323上设有向下伸出的第一齿条322,所述下平压滑座333上设有向上伸出的第二齿条332,所述焊前平压支架31上设有传动齿轮36,所述传动齿轮36的两侧分别与第一齿条322和第二齿条332齿合连接,所述焊前平压气缸34通过浮动接头与上平压滑座323驱动连接。
如图6所示,所述超声波焊接机构40包括焊机底座41和设于焊机底座41上的超声波焊机43,所述焊机底座41上设有用于压住盖板的盖板压板44,所述超声波焊机43包括固定安装于焊机底座41上的下焊座45和活动设于下焊座45上方的上焊头46,所述吸尘机构包括罩于上焊头46外的顶部吸尘罩和设于下焊座45上的下吸尘盒47。
如图7所示,所述焊后平压机构50包括焊后平压支架51、焊后上平压板53和焊后下平压板54,所述焊后平压支架51上设有竖向设置的第二平压导轨52,所述焊后上平压板53和焊后下平压板54分别设于第二平压导轨52的上下两端,所述焊后平压支架51上设有分别驱动焊后上平压板53和焊后下平压板54上下移动的第一平压气缸55和第二平压气缸56,所述焊后平压支架51上还设有用于将盖板拨正的第二盖板拨块57,所述第二盖板拨块57由设于焊后平压支架51上的滑台气缸58驱动上下移动。所述焊后下平压板54的下方还设有用于吸除焊接粉尘的吸尘机构59。
如图8所示,所述除尘机构70包括除尘支架71、吸尘盒75、吸尘管77和驱动吸尘盒75进入电芯夹具11的除尘气缸74,所述除尘支架71上设有横向延伸的除尘导轨72,所述除尘导轨72上设有可由除尘气缸74驱动活动的除尘滑座73,所述吸尘盒75设于除尘滑座73上,并可随除尘滑座73移动,所述吸尘管77一端与吸尘盒75连接,另一端与负压风管连接。
如图9-10所示,所述拉力测试机构60包括测试支架61和设于测试支架61上的测试平台62,所述测试平台62上设有用于固定待测电芯1的电芯定位夹具和用于测试电芯焊接强度的拉力测试组件。所述电芯定位夹具包括电芯放入位63、压电芯组件64、盖板整形定位组件66和压极耳组件65,所述压电芯组件64包括设于电芯放入位63左右两侧的电芯上压板641和驱动电芯上压板641上下活动的压电芯气缸643,所述测试支架61上设有两相对设置的定位导轨642,所述两电芯上压板641分别安装于对应的定位导轨642上,所述测试支架61上设有分别驱动两电芯上压板641沿定位导轨642移动的定位气缸645。所述电芯上压板641的一侧还设有用于防止电芯1上串的限位挡块644。所述压极耳组件65包括设于电芯放入位63下端的下部极耳顶板652和与下部极耳顶板652配合的上部极耳顶板651,所述上部极耳顶板651固定安装于电芯上压板641上,并可随电芯上压板641上下活动,所述盖板整形定位组件66包括设于电芯放入位63左右两侧的盖板限位板和驱动盖板限位板左右移动的整形气动滑台。所述拉力测试组件包括测试控制板、用于电芯盖板向外拉出的拉力轴69、与拉力轴69连接的拉力传感器68和驱动拉力轴69前后移动的拉力电机67,所述拉力电机67由测试控制板控制转动。为提高测试精度及设备的使用范围,所述测试支架61上还设有支架微调装置。
如图11所示,所述电芯翻转机构90包括翻转支架91、设于翻转支架91上的翻转底座92、电芯夹持组件93、盖板夹持组件94、以及驱动电芯夹持组件93转动的减速电机97,所述减速电机97通过联轴器98带动翻转底座92转动,所述电芯夹持组件93设于翻转底座92上,并可由设于翻转底座92上的定位气缸95驱动移动,所述翻转底座92上还设有对电芯夹持组件93的移动进行导向的移动导杆96,所述盖板夹持组件94设于翻转底座92上,并且与电芯夹持组件93相对设置。所述翻转支架91上还设有支架微调组件99。
本发明工作过程如下:
上料机械手20将电芯从预焊下料工位取料到转盘机构10上的电芯夹具11,电芯随转盘机构10转动到焊前平压工位,由焊前平压机构30将盖板上的软连接平压到电芯极耳上,然后电芯由转盘机构10转到超声波焊接机构40依次进行正极和负极焊机,同时由吸尘机构吸除焊接产生的粉尘,接着电芯由转盘机构10转至焊后平压工位,由焊后平压工位对盖板软连接与电芯极耳的焊印面进行平压,然后电芯由转盘机构10转到下料工位,由下料机械手80转移到拉力测试机构60进行拉力测试,最后电芯由双联机械手100自拉力测试机构60转移到电芯翻转机构90,同时位于电芯翻转机构90的电芯由双联机械手100转移到下一工位。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,故凡是依据本发明的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种动力电池终焊装置,其特征在于:包括转盘机构,所述转盘机构上设有多套电芯夹具,围绕转盘机构依次设有上料工位、焊前平压工位、正极焊接除尘工位、负极焊接除尘工位、焊后平压工位、下料工位和夹具除尘工位,所述上料工位设有用于将电芯抓取到电芯夹具上的上料机械手,所述焊前平压工位设有用于将盖板上的软连接平压到电芯极耳上的焊前平压机构,所述正极焊接除尘工位和负极焊接除尘工位均设有用于焊接盖板软连接和电芯极耳的超声波焊接机构和用于吸收焊接时产生的粉尘的吸尘机构,所述焊后平压工位设有用于对盖板软连接与电芯极耳的焊印面进行平压的焊后平压机构,所述下料工位设有用于对完成焊接的电芯进行拉力测试的拉力测试机构以及用于将电芯夹具上的电芯转移到拉力测试机构进行拉力测试的下料机械手,所述夹具除尘工位设有用于清除电芯夹具上的粉尘的除尘机构;所述焊前平压机构包括焊前平压支架、焊前上平压板、焊前下平压板、第一悬臂和第二悬臂,所述焊前平压支架上设有纵向延伸的第一平压导轨,所述第一平压导轨上设有分别用于安装焊前上平压板和焊前下平压板的上平压滑座和下平压滑座,所述焊前平压支架上设有驱动上平压滑座和下平压滑座沿第一平压导轨上下移动的焊前平压气缸,所述焊前上平压板通过第一悬臂安与上平压滑座固定连接,所述焊前下平压板通过第二悬臂与下平压滑座固定连接,并且所述焊前上平压板与焊前下平压板上下正对,所述焊前上平压板旁设有用于将盖板掰开一定角度的第一盖板拨块,所述第一盖板拨块通过第三悬臂与焊前平压支架固定连接;所述焊后平压机构包括焊后平压支架、焊后上平压板和焊后下平压板,所述焊后平压支架上设有用于将盖板拨正的第二盖板拨块。
2.根据权利要求1所述的动力电池终焊装置,其特征在于:所述转盘机构上还设有用于检测电芯到位情况的电芯检测机构,以及用于将电芯夹具向超声波焊接机构推出的夹具推出机构。
3.根据权利要求2所述的动力电池终焊装置,其特征在于:所述电芯夹具包括夹具底板、电芯托板、电芯压板、盖板卡块和治具夹块,所述电芯托板活动设于夹具底板上,所述电芯压板设于电芯托板上方,所述夹具底板上设有驱动电芯压板上下移动的下压气缸,所述电芯托板的后端设有限位柱,所述治具夹块一端可开合的夹于限位柱外侧,所述电芯托板前端的两侧设有两限位块,所述盖板卡块可活动的设于两限位块的内侧面。
4.根据权利要求1所述的动力电池终焊装置,其特征在于:所述上平压滑座上设有向下伸出的第一齿条,所述下平压滑座上设有向上伸出的第二齿条,所述焊前平压支架上设有传动齿轮,所述传动齿轮的两侧分别与第一齿条和第二齿条齿合连接,所述焊前平压气缸通过浮动接头与上平压滑座驱动连接。
5.根据权利要求1所述的动力电池终焊装置,其特征在于:所述超声波焊接机构包括焊机底座和设于焊机底座上的超声波焊机,所述焊机底座上设有用于压住盖板的盖板压板,所述超声波焊机包括固定安装于焊机底座上的下焊座和活动设于下焊座上方的上焊头,所述吸尘机构包括罩于上焊头外的顶部吸尘罩和设于下焊座上的下吸尘盒。
6.根据权利要求1所述的动力电池终焊装置,其特征在于:所述拉力测试机构包括测试支架和设于测试支架上的测试平台,所述测试平台上设有用于固定待测电芯的电芯定位夹具和用于测试电芯焊接强度的拉力测试组件。
7.根据权利要求6所述的动力电池终焊装置,其特征在于:所述电芯定位夹具包括电芯放入位、压电芯组件、盖板整形定位组件和压极耳组件,所述压电芯组件包括设于电芯放入位左右两侧的电芯上压板和驱动电芯上压板上下活动的压电芯气缸,所述压极耳组件包括设于电芯放入位下端的下部极耳顶板和与下部极耳顶板配合的上部极耳顶板,所述上部极耳顶板固定安装于电芯上压板上,并可随电芯上压板上下活动,所述盖板整形定位组件包括设于电芯放入位左右两侧的盖板限位板和驱动盖板限位板左右移动的整形气动滑台。
8.根据权利要求6所述的动力电池终焊装置,其特征在于:所述拉力测试组件包括测试控制板、用于电芯盖板向外拉出的拉力轴、与拉力轴连接的拉力传感器和驱动拉力轴前后移动的拉力电机,所述拉力电机由测试控制板控制转动。
9.根据权利要求1所述的动力电池终焊装置,其特征在于:所述下料工位还设有电芯翻转机构和双联机械手,所述双联机械手具有将拉力测试机构的电芯转移到电芯翻转机构的第一机械手和将电芯翻转机构的电芯转移到下一工位的第二机械手。
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