CN106825959B - 电池极耳焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池极耳焊接设备，解决了现有技术中电池极耳与汇流排焊接工艺作业效率低，产品不合格率较高的技术问题。该电池极耳焊接设备包括输送辊道，待焊接极耳的电池模组在所述输送辊道上输送，所述输送辊道上设置有限位装置对待焊接极耳的电池模组进行临时限位，所述输送辊道旁边设置有焊头，所述焊头至少可三轴移位，所述输送辊道旁边还设置有传感器，所述传感器感应被限位的电池模组中的电芯极耳位置，然后引导所述焊头移位对准极耳进行焊接，将所述电芯极耳焊接在汇流排上。本发明实现了电芯极耳与汇流排的自动焊接，提高了电池组装作业效率和电池组装质量。

Description

电池极耳焊接设备

技术领域

本发明涉及一种自动化焊接生产线，具体涉及一种电池极耳焊接设备。

背景技术

目前，软包电芯电池使用越来越广泛。现有软包电芯电池结构如图1、图2中所示，外侧设置有左端板6-1和右端板6-5，内部设置有若干组电芯模块，图1、图2中所示均是四组电芯模块，电芯模块之间是串联结构。现有技术中也有多于四组电芯模块的电池，例如设置五组或六组。

图1中，在电芯模块内部设置有九块并联的软包电芯6-3，图2中，在电芯模块内部设置有十块并联的软包电芯6-3，电芯模块内部还设置有包装辅料。

软包电芯6-3和包装辅料的排列结构具体为：每一组电芯模块的左侧设置有云母片6-7(双面贴胶)，云母片6-7两侧均叠加有EVA6-2，相邻的软包电芯6-3之间或者叠加双面胶6-4，或者叠加EVA6-2，双面胶6-4和EVA6-2是间隔设置的。

在组装软包电芯模组6的过程中，需要将软包电芯6-3的极耳6-6焊接在汇流排上，由于软包电芯6-3数量较多，采用人工焊接时作业效率低，而且焊接质量无法保证，例如有虚焊、漏焊，降低了电池质量，产品不合格率较高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种电池极耳焊接设备，将焊头设置在三轴移动平台上，再利用传感器感应电池模组中的电芯极耳位置，然后引导焊头移位进行焊接，从而实现电芯极耳与汇流排的自动焊接，提高了电池组装作业效率和电池组装质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种电池极耳焊接设备，包括输送辊道，待焊接极耳的电池模组在所述输送辊道上输送，所述输送辊道上设置有限位装置对待焊接极耳的电池模组进行临时限位，所述输送辊道旁边设置有焊头，所述焊头至少可三轴移位，所述输送辊道旁边还设置有传感器，所述传感器感应被限位的电池模组中的电芯极耳位置，然后引导所述焊头移位对准极耳进行焊接，将所述电芯极耳焊接在汇流排上。

进一步，所述焊头安装在三轴移动平台上，包括X轴、Y轴、Z轴驱动模组；所述传感器设置两组分别对应所述电芯极耳的正负极，分为外侧传感器和内侧传感器，均设置在三轴移动平台上，包括X轴、Y轴、Z轴驱动模组。

进一步，所述焊头和驱动它的三轴移动平台构成上模组，所述外侧传感器和驱动它的三轴移动平台构成中模组，所述内侧传感器和驱动它的三轴移动平台构成下模组，所述上模组、中模组和下模组中的三组X轴驱动模组由上至下重叠并且平行设置。

进一步，所述焊头安装在上模组中的Z轴驱动模组上，所述焊头旁边还安装有相机，所述相机拍摄焊接结果以供检测焊接质量。

进一步，所述上模组中的Z轴驱动模组上设置有角度调整装置，所述焊头安装在所述角度调整装置上，所述角度调整装置可围绕Y轴方向旋转调整所述焊头的朝向。

进一步，所述角度调整装置包括固定支架，通过所述固定支架安装在所述上模组中的Z轴驱动模组上，所述固定支架上安装有转轴，所述转轴的外端安装有焊头安装板，所述焊头安装在所述焊头安装板上，可围绕所述转轴转动，所述固定支架和所述焊头安装板之间连接有调整限位装置。

进一步，所述调整限位装置包括下限位块和上限位块，所述下限位块固定在所述固定支架上，所述上限位块固定在所述焊头安装板上，所述下限位块和上限位块之间连接有螺栓，所述螺栓上端安装有螺母，所述螺母上固定有限位柱，所述上限位块上带有限位孔，所述限位柱插装在所述限位孔中，旋转所述焊头安装板时所述螺母带动所述螺栓上下移位；所述下限位块上设置有夹紧块，所述夹紧块对所述螺栓的下端夹持固定，旋转所述焊头安装板时松开所述夹紧块，停止旋转时拧紧所述夹紧块。

进一步，所述中模组和下模组中的Y轴驱动模组上固定有悬臂，所述悬臂外端设置有竖直的支架，所述传感器安装在所述支架顶端，所述悬臂外端正对所述传感器安装有传感器保护套，所述传感器保护套中设置有上宽下窄的通孔，所述传感器保护套减少焊接时的污染对所述传感器的影响。

进一步，两组所述传感器位于同一高度，并且沿着Y轴方向位于同一直线上。

进一步，所述焊头采用激光焊头，所述传感器采用光电传感器；所述输送辊道中设置有定位块，对待焊接极耳的电池模组进行限位，所述定位块由气缸驱动进行升降。

采用上述结构设置的电池极耳焊接设备具有以下优点：

本发明中将焊头设置在三轴移动平台上，焊头自动移位进行焊接，从而实现电芯极耳与汇流排的自动焊接，提高了电池组装作业效率。

传感器感应电池模组中的电芯极耳位置，然后引导焊头移位对准极耳进行焊接，焊头的焊接位置准确，不会出现虚焊、漏焊现象，实现有效焊接，提高了电池组装质量，产品合格率较高。

本发明中，焊头和传感器均设置在三轴移动平台上，通过将三轴移动平台叠加设计，能够节省设备空间，尽量减小设备体积。

由于焊接会产生污染，可能产生强光、烟气、飞溅物等，这些污染会影响到传感器的检测，在本发明中，针对传感器设置了保护套，保护套设置在传感器下方，可以减弱焊接时的污染对传感器的影响。

附图说明

图1是软包电芯模组分解图，图中为九并四串模组；

图2是软包电芯模组分解图，图中为十并四串模组；

图3是本发明电池极耳焊接设备的立体图；

图4是本发明电池极耳焊接设备所设置上模组的立体图；

图5是本发明电池极耳焊接设备所设置中模组的立体图；

图6是本发明电池极耳焊接设备所设置下模组的立体图；

图7是图3的局部放大视图；

图8是本发明电池极耳焊接设备所设置上模组的立体图(焊头后侧)；

图9是本发明电池极耳焊接设备所设置焊头角度调整装置的立体图(后侧局部)；

图10是本发明电池极耳焊接设备所设置焊头角度调整装置的立体图(前侧)。

图中：1.上模组；1-1.X轴驱动模组；1-2.焊头；1-3.Y轴驱动模组；1-4.Z轴驱动模组；1-5.相机；1-6.角度调整装置；1-6-1.固定支架；1-6-2.焊头安装板；1-6-3.转轴；1-6-4.螺栓；1-6-5.下限位块；1-6-6.夹紧块；1-6-7.螺母；1-6-8.上限位块；1-6-9.刻度板；1-7.安装座；

2.中模组；2-1.X轴驱动模组；2-2.Z轴驱动模组；2-3.悬臂；2-4.支架；2-5.外侧传感器；2-6.光缆；2-7.传感器保护套；2-8.安装座；

3.下模组；3-1.X轴驱动模组；3-2.Z轴驱动模组；3-3.悬臂；3-4.支架；3-5.内侧传感器；3-6.光缆；3-7.传感器保护套；3-8.安装座；

4.输送辊道；4-1.升降气缸；4-2.定位块；

5.底板；

6.软包电芯模组；6-1.左端板；6-2.EVA；6-3.软包电芯；6-4.双面胶；6-5.右端板；6-6.极耳；6-7.云母片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

如图3、图4、图5、图6所示为本发明的实施例之一，在该实施例中，一种电池极耳焊接设备，包括输送辊道4，待焊接极耳的电池模组在输送辊道4上输送，输送辊道4上设置有限位装置对待焊接极耳的电池模组进行临时限位，输送辊道4旁边设置有焊头1-2，焊头1-2至少可三轴移位，输送辊道4旁边还设置有传感器，传感器感应被限位的电池模组中的电芯极耳位置，然后引导焊头1-2移位对准极耳进行焊接，将电芯极耳焊接在汇流排上(未图示，可参考现有技术中的极耳与汇流排的焊接结构)。

焊头1-2采用激光焊头，上述传感器采用光电传感器。传感器将电芯极耳位置信息发送至系统控制单元，由系统控制单元再控制焊头1-2的移动。

如图1、图2所示，由于电池模组中的软包电芯6-3数量比较多，而且软包电芯6-3之间有间隔，所以极耳6-6之间也有间隔，必须设置传感器寻找极耳6-6的位置，才能实施焊接。

如图3、图4所示，焊头1-2安装在三轴移动平台上，包括X轴驱动模组1-1、Y轴驱动模组1-3、Z轴驱动模组1-4。这些驱动模组均采用电缸，直线驱动，可以停留在行程任意位置。

如图3、图7所示，传感器设置两组分别对应电芯极耳的正负极(在输送辊道4上，电池模组被输送时电芯极耳的正负极位于内外两侧)，分为外侧传感器2-5和内侧传感器3-5，均设置在三轴移动平台上，包括X轴、Y轴、Z轴驱动模组。其中，X轴驱动模组2-1、3-1，Z轴驱动模组2-2、3-2均采用电缸，直线驱动，可以停留在行程任意位置。

如图3所示，焊头1-2和驱动它的三轴移动平台构成上模组1，外侧传感器2-5和驱动它的三轴移动平台构成中模组2，内侧传感器3-5和驱动它的三轴移动平台构成下模组3。

上模组1、中模组2和下模组3中的三组X轴驱动模组1-1、2-1、3-1由上至下重叠并且平行设置，这样设计能够节省设备空间，尽量减小设备体积。X轴驱动模组1-1、2-1、3-1上可以设置防尘的风琴罩。

如图4所示，焊头1-2具体安装在上模组1中的Z轴驱动模组1-4上，焊头1-2旁边还安装有相机1-5，相机1-5拍摄焊接结果以供检测焊接质量。相机1-5可以拍摄照片或者视频供质检人员查看，从而检查焊头1-2是否有效焊接，再对焊头1-2的位置、角度做相应调整，直至达到最佳焊接质量。

如图4、图8所示，上模组1中的Z轴驱动模组1-4上设置有角度调整装置1-6，焊头1-2安装在角度调整装置1-6上，角度调整装置1-6可围绕Y方向轴旋转调整焊头1-2的朝向，例如让焊头1-2的朝向由竖直变为倾斜。角度调整装置1-6进一步提高了焊头1-2对准极耳的准确度，保证了有效焊接。

如图8、图9、图10所示，角度调整装置1-6包括固定支架1-6-1，通过固定支架1-6-1安装在上模组中的Z轴驱动模组1-4上(固定支架1-6-1一侧设置有凸出的固定块，固定块上设置有安装孔，通过螺栓安装固定在安装座1-7上)，固定支架1-6-1上安装有转轴1-6-3，转轴1-6-3的外端安装有焊头安装板1-6-2，焊头1-2安装在焊头安装板1-6-2上，可围绕转轴1-6-3转动，固定支架1-6-1和焊头安装板1-6-2之间连接有调整限位装置。

在本实施例中，调整限位装置可以采用这样的结构设计：包括下限位块1-6-5和上限位块1-6-8，下限位块1-6-5固定在固定支架1-6-1上，上限位块1-6-8固定在焊头安装板1-6-2上，下限位块1-6-5和上限位块1-6-8之间连接有螺栓1-6-4，螺栓1-6-4上端安装有螺母1-6-7，螺母1-6-7上固定有限位柱，上限位块1-6-8上带有限位孔，限位柱插装在限位孔中，旋转焊头安装板1-6-2时螺母1-6-7带动螺栓1-6-4上下移位。旋转焊头安装板1-6-2时，螺栓1-6-4的朝向始终不变。

下限位块1-6-5与焊头安装板1-6-2之间有间隙，上限位块1-6-8和固定支架1-6-1之间有间隙，不影响焊头安装板1-6-2相对于固定支架1-6-1转动。

上限位块1-6-8中的限位孔需要设计成长孔，这样可以相对于螺母1-6-7上的限位柱进行滑动。

下限位块1-6-5上设置有夹紧块1-6-6，夹紧块1-6-6对螺栓1-6-4的下端夹持固定，旋转焊头安装板1-6-2时松开夹紧块1-6-6，停止旋转时拧紧夹紧块1-6-6。螺栓1-6-4的下端需要设计成表面带有防滑凸纹的结构，这样在夹紧块1-6-6对螺栓1-6-4的下端夹持固定时可以有效防止松动。

为了便于观察调整角度，如图10所示，可以在固定支架1-6-1上设置刻度板1-6-9，在焊头安装板1-6-2上设置指针，在焊头安装板1-6-2相对于固定支架1-6-1转动时指针在刻度板1-6-9上会指示不同的刻度。

如图5所示，中模组2中的Y轴驱动模组(图5中未标记，可以采用一个小气缸或气动滑台，安装在Z轴驱动模组2-2上端)上固定有悬臂2-3，悬臂2-3外端设置有竖直的支架2-4，外侧传感器2-5安装在支架2-4顶端，悬臂2-3外端正对外侧传感器2-5安装有传感器保护套2-7，传感器保护套2-7可以减弱焊接时的污染对传感器的影响，例如有可能产生的强光、烟气、飞溅物。

传感器保护套2-7中设置有通孔，上宽下窄，外侧传感器2-5的感应光路从传感器保护套2-7的通孔穿过，感应下方的极耳。传感器保护套2-7通过螺栓安装在悬臂2-3外端下表面，悬臂2-3外端最好也设置一个透孔对应传感器保护套2-7的通孔。

如图6所示，下模组3中的Y轴驱动模组(图6中未标记，可以采用一个小气缸或气动滑台，安装在Z轴驱动模组3-2上端)上固定有悬臂3-3，悬臂3-3外端设置有竖直的支架3-4，内侧传感器3-5安装在支架3-4顶端，悬臂3-3外端正对内侧传感器3-5安装有传感器保护套3-7，传感器保护套3-7可以减少焊接时的污染对传感器的影响。

传感器保护套3-7中设置有通孔，上宽下窄，内侧传感器3-5的感应光路从传感器保护套3-7的通孔穿过，感应下方的极耳。传感器保护套3-7通过螺栓安装在悬臂3-3外端下表面，悬臂3-3外端最好也设置一个透孔对应传感器保护套3-7的通孔。

在中模组2和下模组3中，外侧传感器2-5和内侧传感器3-5位于同一高度，并且沿着Y轴方向位于同一直线上。所不同的是，悬臂2-3外端多了一个L形拐角，悬臂3-3外端还是直条，悬臂2-3半包围悬臂3-3，这样就可以实现外侧传感器2-5和内侧传感器3-5位于同一直线上了。

如图1所示，输送辊道4中设置有两个定位块4-2，对待焊接极耳的电池模组进行限位，定位块4-2由升降气缸4-1驱动进行升降。当有电池模组到达定位块4-2位置时，定位块4-2升起(从辊道间隙中)阻挡电池模组移动，这时候焊头1-2开始对极耳和汇流排进行焊接，待焊接完成之后定位块4-2下降对电池模组放行。其中，定位块的数量并不限于两个，可以根据实际需要做相应调整。电池模组底部设置有对应的定位槽，可以跟定位块4-2配合，定位块4-2升起对电池模组进行限位，定位块4-2下降输送辊道4对电池模组放行。

实施例2

在本实施例中，与实施例1所不同的是，焊头1-2可以设计为能够围绕Y轴自动旋转的结构，例如由步进电机驱动旋转，自动调整朝向。这样设计可以进一步提高设备的自动化和智能化。

其他结构与实施例1中相同，在此不再重复描述。

实施例3

在本实施例中，与实施例1所不同的是，角度调整装置中的调整限位装置采用更简单的形式，例如可以在固定支架1-6-1上设置两个螺纹孔，螺纹孔中装入螺栓(顶丝)，螺栓外端顶住焊头安装板1-6-2。旋转调节焊头安装板1-6-2时松开螺栓，调节到位之后拧紧螺栓，即可实现调整限位。

其他结构与实施例1中相同，在此不再重复描述。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电池极耳焊接设备，包括输送辊道，待焊接极耳的电池模组在所述输送辊道上输送，所述输送辊道上设置有限位装置对待焊接极耳的电池模组进行限位，其特征在于，所述输送辊道旁边设置有焊头，所述焊头至少可三轴移位，所述输送辊道旁边还设置有传感器，所述传感器感应被限位的电池模组中的电芯极耳位置，然后引导所述焊头移位对准极耳进行焊接，将所述电芯极耳焊接在汇流排上；

所述焊头安装在第一三轴移动平台上，所述第一三轴移动平台包括X轴、Y轴、Z轴驱动模组；所述传感器设置两组分别对应所述电芯极耳的正负极，分为外侧传感器和内侧传感器，所述外侧传感器设置在第二三轴移动平台上，所述内侧传感器设置在第三三轴移动平台上，所述第二三轴移动平台和所述第三三轴移动平台均包括X轴、Y轴、Z轴驱动模组；所述焊头和驱动它的第一三轴移动平台构成上模组，所述外侧传感器和驱动它的第二三轴移动平台构成中模组，所述内侧传感器和驱动它的第三三轴移动平台构成下模组，所述上模组、中模组和下模组中的三组X轴驱动模组由上至下重叠并且平行设置；所述焊头安装在上模组中的Z轴驱动模组上，所述焊头旁边还安装有相机，所述相机拍摄焊接结果以供检测焊接质量；所述中模组的Y轴驱动模组上固定有悬臂I，所述下模组中的Y轴驱动模组上固定有悬臂II，所述悬臂I外端设置有竖直的支架I，所述悬臂II外端设置有竖直的支架II，所述外侧传感器安装在所述支架I顶端，所述内侧传感器安装在所述支架II顶端，所述悬臂I外端正对所述外侧传感器安装有传感器保护套I，所述悬臂II外端正对所述内侧传感器安装有传感器保护套II，所述传感器保护套I和传感器保护套II中均设置有上宽下窄的通孔，所述传感器保护套I和传感器保护套II减少焊接时的污染对对应的所述外侧传感器及内侧传感器的影响。

2.根据权利要求1所述的电池极耳焊接设备，其特征在于，所述上模组中的Z轴驱动模组上设置有角度调整装置，所述焊头安装在所述角度调整装置上，所述角度调整装置可围绕Y轴方向旋转调整所述焊头的朝向。

3.根据权利要求2所述的电池极耳焊接设备，其特征在于，所述角度调整装置包括固定支架，通过所述固定支架安装在所述上模组中的Z轴驱动模组上，所述固定支架上安装有转轴，所述转轴的外端安装有焊头安装板，所述焊头安装在所述焊头安装板上，可围绕所述转轴转动，所述固定支架和所述焊头安装板之间连接有调整限位装置。

4.根据权利要求3所述的电池极耳焊接设备，其特征在于，所述调整限位装置包括下限位块和上限位块，所述下限位块固定在所述固定支架上，所述上限位块固定在所述焊头安装板上，所述下限位块和上限位块之间连接有螺栓，所述螺栓上端安装有螺母，所述螺母上固定有限位柱，所述上限位块上带有限位孔，所述限位柱插装在所述限位孔中，旋转所述焊头安装板时所述螺母带动所述螺栓上下移位；所述下限位块上设置有夹紧块，所述夹紧块对所述螺栓的下端夹持固定，旋转所述焊头安装板时松开所述夹紧块，停止旋转时拧紧所述夹紧块。

5.根据权利要求1所述的电池极耳焊接设备，其特征在于，所述外侧传感器和内侧传感器位于同一高度，并且沿着Y轴方向位于同一直线上。

6.根据权利要求1所述的电池极耳焊接设备，其特征在于，所述焊头采用激光焊头，所述外侧传感器和内侧传感器均采用光电传感器；所述输送辊道中设置有定位块，对待焊接极耳的电池模组进行限位，所述定位块由气缸驱动进行升降。