CN107617824A - 中心孔扩孔机构及其电芯点底焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种中心孔扩孔机构及其电芯点底焊接设备。中心孔扩孔机构包括：扩孔支撑架、X轴方向移动装置、Y轴方向移动装置、Z轴方向移动装置、电芯扩孔针。X轴方向移动装置包括：沿水平X轴方向滑动设于扩孔支撑架上的X轴滑板、驱动X轴滑板沿水平X轴方向往复滑动的X轴驱动部；Y轴方向移动装置包括：沿水平Y轴方向滑动设于X轴滑板上的Y轴滑板、驱动Y轴滑板沿水平Y轴方向往复滑动的Y轴驱动部；Z轴方向移动装置包括：沿竖直Z轴方向滑动设于Y轴滑板上的Z轴滑板、驱动Z轴滑板沿竖直Z轴方向往复滑动的Z轴驱动部。本发明的中心孔扩孔机构可以更好的对堵塞的通孔进行扩孔式贯通，从而实现电芯的机械自动化生产。

Description

中心孔扩孔机构及其电芯点底焊接设备

技术领域

本发明涉及电芯机械自动化生产技术领域，特别是涉及一种中心孔扩孔机构及其电芯点底焊接设备。

背景技术

随着社会不断发展和科技不断进步，机械自动化生产已经成为发展趋势，并逐渐代替传统的手工劳动，为企业可持续发展注入新的动力源。因此，电芯生产制造企业也需要与时俱进，通过转型升级，积极推进技术改造，大力发展机械自动化生产，从而提高企业的“智造”水平，实现企业的可持续发展。

如图1所示，其为一种圆柱电芯10的结构图。圆柱电芯10包括：钢壳11、卷芯12、极耳13。卷芯12收容于钢壳11内，卷芯12卷绕并于其中心形成一通孔14，激光焊接机通过卷芯12的通孔14对极耳13进行焊接，使得极耳13可以与钢壳11的底部焊接在一起。

在实际的焊接过程中，卷芯12的通孔14不一定都能形成贯通的通孔，堵塞的通孔14不能使得激光顺畅到达钢壳的底部，从而阻碍了焊接的顺利进行。而如何更好的对堵塞的通孔14进行扩孔式贯通，从而实现电芯的机械自动化生产，这是企业的研发人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种中心孔扩孔机构及其电芯点底焊接设备，更好的对堵塞的通孔进行扩孔式贯通，从而实现电芯的机械自动化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种中心孔扩孔机构，包括：扩孔支撑架、X轴方向移动装置、Y轴方向移动装置、Z轴方向移动装置、电芯扩孔针；

所述X轴方向移动装置包括：沿水平X轴方向滑动设于所述扩孔支撑架上的X轴滑板、驱动所述X轴滑板沿水平X轴方向往复滑动的X轴驱动部；

所述Y轴方向移动装置包括：沿水平Y轴方向滑动设于所述X轴滑板上的Y轴滑板、驱动所述Y轴滑板沿水平Y轴方向往复滑动的Y轴驱动部；

所述Z轴方向移动装置包括：沿竖直Z轴方向滑动设于所述Y轴滑板上的Z轴滑板、驱动所述Z轴滑板沿竖直Z轴方向往复滑动的Z轴驱动部；

其中，水平X轴方向与水平Y轴方向位于水平面上且相互垂直，Z轴方向与水平面垂直。

所述电芯扩孔针固定于所述Z轴滑板上。

在其中一个实施例中，所述X轴驱动部为电机丝杆结构。

在其中一个实施例中，所述Y轴驱动部为电机丝杆结构。

在其中一个实施例中，所述Z轴驱动部为电机丝杆结构。

一种电芯点底焊接设备，包括：电芯上料环形流水线、电芯上料机构、极耳钢壳焊接转盘、电芯转料机构、绝缘环组装转盘、电芯下料机构、电芯回收机构，所述电芯上料机构衔接于所述电芯上料环形流水线与所述极耳钢壳焊接转盘之间，所述电芯转料机构衔接于所述极耳钢壳焊接转盘与所述绝缘环组装转盘之间，所述电芯下料机构衔接于所述绝缘环组装转盘与所述电芯回收机构之间；

环绕于所述极耳钢壳焊接转盘依次设有中心孔尺寸一次CCD检测机构、上述的中心孔扩孔机构、中心孔尺寸二次CCD检测机构、极耳钢壳焊接机构；

环绕于所述绝缘环组装转盘依次设有找电芯极耳机构、电芯极耳校正机构、绝缘环组装机构、电芯外观CCD检测机构。

本发明的中心孔扩孔机构，通过设置扩孔支撑架、X轴方向移动装置、Y轴方向移动装置、Z轴方向移动装置、电芯扩孔针，并对各个装置的结构进行优化设计，可以更好的对堵塞的通孔进行扩孔式贯通，从而实现电芯的机械自动化生产。

附图说明

图1为一种圆柱电芯的结构图；

图2为本发明一实施例的电芯点底焊接设备的结构图；

图3为图2所示的电芯上料机构的结构图；

图4为图2所示的中心孔扩孔机构的结构图；

图5为图2所示的极耳钢壳焊接机构的结构图；

图6为图2所示的绝缘环组装机构的结构图。

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，一种电芯点底焊接设备20，即是一种用于实现电芯底部极耳与钢壳焊接的设备，包括：电芯上料环形流水线1000、电芯上料机构2000、极耳钢壳焊接转盘3000、电芯转料机构4000、绝缘环组装转盘5000、电芯下料机构6000、电芯回收机构7000。电芯上料机构2000衔接于电芯上料环形流水线1000与极耳钢壳焊接转盘3000之间，电芯转料机构4000衔接于极耳钢壳焊接转盘3000与绝缘环组装转盘5000之间，电芯下料机构6000衔接于绝缘环组装转盘5000与电芯回收机构7000之间。

环绕于极耳钢壳焊接转盘3000依次设有中心孔尺寸一次CCD检测机构3100、中心孔扩孔机构3200、中心孔尺寸二次CCD检测机构3300、极耳钢壳焊接机构3400。

环绕于绝缘环组装转盘5000依次设有找电芯极耳机构5100、电芯极耳校正机构5200、绝缘环组装机构5300、电芯外观CCD检测机构5400。

电芯回收机构7000包括良品回收装置(图未示)及不良品回收装置(图未示)。

电芯点底焊接设备20各部件的工作原理如下：

电芯上料机构2000用于将电芯上料环形流水线1000中的电芯上料至极耳钢壳焊接转盘3000的治具中，电芯上料环形流水线1000为首尾相接的环形闭合流水线，当电芯上料环形流水线1000治具中的电芯被夹取后，空的治具回流至指定位置，由相关机械手将电芯夹取至治具中，从而实现电芯源源不断的上料；

极耳钢壳焊接转盘3000带动电芯转动，并依次到达中心孔尺寸一次CCD检测机构3100、中心孔扩孔机构3200、中心孔尺寸二次CCD检测机构3300、极耳钢壳焊接机构3400；

中心孔尺寸一次CCD检测机构3100用于对电芯的中心孔尺寸进行CCD拍照检测，以检测中心孔的尺寸是否达到要求；

中心孔扩孔机构3200根据中心孔尺寸一次CCD检测机构3100的检测结果，对电芯的中心孔进行扩孔操作，为后续电芯极耳与钢壳进行激光焊接作好准备；

中心孔尺寸二次CCD检测机构3300再次对电芯的中心孔尺寸进行CCD拍照检测，确保中心孔扩孔机构3200对电芯扩孔操作后的中心孔达到要求；

极耳钢壳焊接机构3400通过激光焊接的方式，透过电芯的中心孔，实现电芯底部的极耳与钢壳焊接；

电芯转料机构4000用于将极耳钢壳焊接转盘3000中已经实现焊接的电芯转移至绝缘环组装转盘5000的治具中；

绝缘环组装转盘5000带动电芯转动，并依次到达找电芯极耳机构5100、电芯极耳校正机构5200、绝缘环组装机构5300、电芯外观CCD检测机构5400；

找电芯极耳机构5100用于对电芯进行旋转，使得电芯上的极耳转动到合适位置，方便电芯极耳校正机构5200对极耳进行校正，例如，通过旋转转轮驱动绝缘环组装转盘5000的治具转动，治具进一步带动电芯极耳转动，当电芯极耳转动到位后，位于极耳上方的位置感应器发出感应信号，旋转转轮停止驱动，极耳到位；

电芯极耳校正机构5200用于对极耳进行校正，方便后续的生产，例如，通过夹爪夹取极耳的一端，再通过气缸驱动夹爪平移，使得极耳的一端可以被夹爪扳动至指定位置；

绝缘环组装机构5300用于将绝缘环冲压出来，并将绝缘环放至电芯的顶部；

电芯外观CCD检测机构5400用于对电芯的外观进行CCD检测；

电芯下料机构6000用于将绝缘环组装转盘5000中的电芯下料至电芯回收机构7000中，电芯回收机构7000具有良品回收装置及不良品回收装置，电芯良品则被下料于良品回收装置中，电芯不良品则被下料于不良品回收装置中。

电芯点底焊接设备20，通过设置电芯上料环形流水线1000、电芯上料机构2000、极耳钢壳焊接转盘3000、电芯转料机构4000、绝缘环组装转盘5000、电芯下料机构6000、电芯回收机构7000，环绕于极耳钢壳焊接转盘3000依次设有中心孔尺寸一次CCD检测机构3100、中心孔扩孔机构3200、中心孔尺寸二次CCD检测机构3300、极耳钢壳焊接机构3400，环绕于绝缘环组装转盘5000依次设有找电芯极耳机构5100、电芯极耳校正机构5200、绝缘环组装机构5300、电芯外观CCD检测机构5400，从而在整体上提高电芯底部极耳与钢壳焊接的机械自动化水平。

如图3所示，对电芯上料机构2000进行具体说明：

电芯上料机构2000包括：电芯上料支撑架2100、竖直升降装置2200、水平移动装置2300、电芯上料夹爪2400。竖直升降装置2200包括竖直升降板2210及驱动竖直升降板2210沿竖直方向往复升降的竖直升降杆2220。水平移动装置2300包括：沿水平方向滑动设于竖直升降板2210上的水平滑动板2310、转动设于电芯上料支撑架2100上的水平滑动连杆2320。水平滑动板2310上具有沿竖直方向延伸的滑动引导槽2311，水平滑动连杆2320的一端通过滑动引导轮2321收容于滑动引导槽2311内，电芯上料夹爪2400安装于水平滑动板2310上。

电芯上料机构2000的工作原理如下：

竖直升降杆2220在相关动力部的作用下驱动竖直升降板2210沿竖直方向往复升降，使得竖直升降板2210作竖起升降运动；

水平滑动连杆2320的一端在相关动力部的作用下沿电芯上料支撑架2100转动，进而使得水平滑动连杆2320的另一端通过滑动引导轮2321与滑动引导槽2311的配合驱动水平滑动板2310沿竖直升降板2210水平滑动；

竖直升降板2210作竖起升降运动，水平滑动板2310作水平往复移动，使得电芯上料夹爪2400在水平及竖直方向运动，从而实现电芯上料夹爪2400夹取电芯上料环形流水线1000中的电芯上料至极耳钢壳焊接转盘3000的治具中。

要说明的是，由于水平滑动板2310上具有沿竖直方向延伸的滑动引导槽2311，并在水平滑动连杆2320的配合下，可以很好的使得竖直升降板2210及水平滑动板2310分别独立运动，即竖直升降板2210可以顺畅的作升降运动，水平滑动板2310可以顺畅的作水平运动，从而实现对电芯的夹取上料。

在本实施例中，竖直升降板2210通过导柱与导套配合滑动安装于电芯上料支撑架2100上。水平滑动板2310通过导槽与导轨配合滑动安装于竖直升降板2210上。水平滑动连杆2320呈“L”字形结构。

对极耳钢壳焊接转盘3000及其周围机构进行具体说明：

如图4所示，中心孔扩孔机构3200包括：扩孔支撑架3210、X轴方向移动装置3220、Y轴方向移动装置3230、Z轴方向移动装置3240、电芯扩孔针3250。

X轴方向移动装置3220包括：沿水平X轴方向滑动设于扩孔支撑架3210上的X轴滑板3221、驱动X轴滑板3221沿水平X轴方向往复滑动的X轴驱动部3222。

Y轴方向移动装置3230包括：沿水平Y轴方向滑动设于X轴滑板3221上的Y轴滑板3231、驱动Y轴滑板3231沿水平Y轴方向往复滑动的Y轴驱动部3232。

Z轴方向移动装置3240包括：沿竖直Z轴方向滑动设于Y轴滑板3231上的Z轴滑板3241、驱动Z轴滑板3241沿竖直Z轴方向往复滑动的Z轴驱动部3242。

其中，水平X轴方向与水平Y轴方向位于水平面上且相互垂直，Z轴方向与水平面垂直。

电芯扩孔针3250固定于Z轴滑板3241上。

在本实施例中，X轴驱动部3222、Y轴驱动部3232、Z轴驱动部3242均为电机丝杆结构。

中心孔扩孔机构3200的工作原理如下：

中心孔扩孔机构3200根据中心孔尺寸一次CCD检测机构3100的检测结果，实现对X轴方向移动装置3220、Y轴方向移动装置3230、Z轴方向移动装置3240的控制；

X轴驱动部3222驱动X轴滑板3221沿水平X轴方向往复滑动，Y轴驱动部3232驱动Y轴滑板3231沿水平Y轴方向往复滑动，Z轴驱动部3242驱动Z轴滑板3241沿竖直Z轴方向往复滑动，从而使得电芯扩孔针3250在水平及竖直方向的移动，进而实现对电芯的扩孔操作。

要说明的是，电芯扩孔针3250为针状工件，电芯扩孔针3250连接有加热管，在电芯扩口的过程中，通过加热电芯扩孔针3250的方式实现对电芯中心孔的扩孔操作。

如图5所示，极耳钢壳焊接机构3400包括：极耳钢壳焊接装置3410、焊针头打磨装置3420。

极耳钢壳焊接装置3410包括：焊头水平移动模组3411、焊头竖直移动模组3412、极耳钢壳焊针3413，焊头水平移动模组3411驱动焊头竖直移动模组3412沿水平方向往复移动，焊头竖直移动模组3412驱动极耳钢壳焊针3413沿竖直方向往复升降。

焊针头打磨装置3420包括：打磨支撑架3421、磨砂带3422、打磨驱动部3423、防护罩3424。磨砂带3422卷绕于打磨支撑架3421上，打磨驱动部3423驱动磨砂带3422绕打磨支撑架3421作流水线式运动，防护罩3424安装于打磨支撑架3421上并形成打磨腔(图未示)，磨砂带3422穿设于打磨腔，防护罩3424上开设有打磨孔3426。

极耳钢壳焊接机构3400的工作原理如下：

焊头水平移动模组3411驱动焊头竖直移动模组3412沿水平方向往复移动，焊头竖直移动模组3412驱动极耳钢壳焊针3413沿竖直方向往复升降，从而实现极耳钢壳焊针3413在水平及竖直方向的位置调整，到达指定位置对极耳与钢壳进行焊接；

当极耳钢壳焊针3413的焊接次数超过5000次时，极耳钢壳焊针3413在焊头水平移动模组3411及焊头竖直移动模组3412的驱动下，由打磨孔3426缓慢进入到打磨腔，打磨驱动部3423驱动磨砂带3422传动，由磨砂带3422对极耳钢壳焊针3413进行打磨。

要说明的是，在打磨支撑架3421上设置防护罩3424，可以防止磨砂带3422对极耳钢壳焊针3413进行打磨时产生的火花四溅，提高了生产的安全性。

在本实施例中，焊头水平移动模组3411为电机丝杆驱动结构，焊头竖直移动模组3412为气缸结构，打磨驱动部3423为电机皮带驱动结构。

如图6所示，对绝缘环组装机构5300进行具体说明：

绝缘环组装机构5300用于对卷料冲裁、绝缘片上料、废料回收。绝缘环组装机构5300包括：卷料放卷支撑架5310、卷料放卷轮5320、卷料传送轮5330、绝缘片冲模模具5340、绝缘片上料凸轮分割器5350、绝缘片上料转盘5360、废料回收部5370。卷料放卷轮5320及卷料传送轮5330转动设于卷料放卷支撑架5310上，绝缘片上料转盘5360上设有绝缘片真空吸嘴5361，绝缘片上料凸轮分割器5350驱动绝缘片上料转盘5360升降式旋转。成卷的卷料放置于卷料放卷轮5320上，并通过卷料传送轮5330到达绝缘片冲模模具5340处，绝缘片冲模模具5340对卷料进行冲裁得到绝缘片及废料，绝缘片冲模模具5340中的绝缘片通过绝缘片真空吸嘴5361进行转移，即，绝缘片被绝缘片真空吸嘴5361吸取并在绝缘片上料转盘5360的作用下从绝缘片冲模模具5340转移至绝缘环组装转盘5000的治具中，绝缘片冲模模具5340中的废料通过废料回收部5370进行回收。

卷料放卷轮5320具有一卷料张紧轮5321，卷料放卷支撑架5310上设有卷料张紧滑轨5311及缺料感应器5312，缺料感应器5312位于卷料张紧滑轨5311的一侧，卷料张紧轮5321通过卷料张紧滑块5322沿竖直方向往复滑动设于卷料张紧滑轨5311上并与缺料感应器5312接触或分离。

废料回收部5370包括：废料传送结构5371及废料切割结构5372，废料传送结构5371包括：顶部下压气缸5371a、顶部下压滚轮5371b、底部旋转电机5371c、底部旋转滚轮5371d，顶部下压气缸5371a驱动顶部下压滚轮5371b升降以远离或靠近底部旋转滚轮5371d，底部旋转电机5371c驱动底部旋转滚轮5371d旋转。废料切割结构5372包括：切刀下压气缸5372a、废料上切刀5372b、废料下切刀5372c，切刀下压气缸5372a驱动废料上切刀5372b升降以远离或靠近废料下切刀5372c。

绝缘环组装机构5300的工作原理如下：

待组装绝缘环的电芯在绝缘环组装转盘5000的作用下到达绝缘环组装机构5300，待冲裁的卷料放置于卷料放卷轮5320中，并依次绕设卷料传送轮5330、绝缘片冲模模具5340，到达废料回收部5370，绝缘片冲模模具5340对卷料进行冲裁，绝缘片上料凸轮分割器5350驱动绝缘片上料转盘5360升降式旋转，通过绝缘片真空吸嘴5361实现将绝缘片冲模模具5340中的绝缘片转移至电芯组装治具2110的电芯上，冲裁后的废料由废料回收部5370实现回收。

要说明的是，关于绝缘环组装机构5300，卷料放卷轮5320具有一卷料张紧轮5321，卷料放卷支撑架5310上设有卷料张紧滑轨5311及缺料感应器5312，缺料感应器5312位于卷料张紧滑轨5311的一侧，卷料张紧轮5321通过卷料张紧滑块5322沿竖直方向往复滑动设于卷料张紧滑轨5311上并与缺料感应器5312接触或分离，通过这一设计，卷料张紧轮5321利用自身的重力使得卷料在传送过程中保持张紧状态，当卷料快要用完时，卷料的松紧度发生变化，进而使得卷料张紧滑轨5311发生移动并与缺料感应器5312接触，缺料感应器5312发出警报信号，提醒相关人员需要进行补料，从而保证设备的运转可靠性。

本发明的中心孔扩孔机构3200，通过设置扩孔支撑架3210、X轴方向移动装置3220、Y轴方向移动装置3230、Z轴方向移动装置3240、电芯扩孔针3250，并对各个装置的结构进行优化设计，可以更好的对堵塞的通孔进行扩孔式贯通，从而实现电芯的机械自动化生产。

以上所述实施例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 (5)

1.一种中心孔扩孔机构，其特征在于，包括：扩孔支撑架、X轴方向移动装置、Y轴方向移动装置、Z轴方向移动装置、电芯扩孔针；

所述X轴方向移动装置包括：沿水平X轴方向滑动设于所述扩孔支撑架上的X轴滑板、驱动所述X轴滑板沿水平X轴方向往复滑动的X轴驱动部；

所述Y轴方向移动装置包括：沿水平Y轴方向滑动设于所述X轴滑板上的Y轴滑板、驱动所述Y轴滑板沿水平Y轴方向往复滑动的Y轴驱动部；

所述Z轴方向移动装置包括：沿竖直Z轴方向滑动设于所述Y轴滑板上的Z轴滑板、驱动所述Z轴滑板沿竖直Z轴方向往复滑动的Z轴驱动部；

其中，水平X轴方向与水平Y轴方向位于水平面上且相互垂直，Z轴方向与水平面垂直。

所述电芯扩孔针固定于所述Z轴滑板上。

2.根据权利要求1所述的中心孔扩孔机构，其特征在于，所述X轴驱动部为电机丝杆结构。

3.根据权利要求1所述的中心孔扩孔机构，其特征在于，所述Y轴驱动部为电机丝杆结构。

4.根据权利要求1所述的中心孔扩孔机构，其特征在于，所述Z轴驱动部为电机丝杆结构。

5.一种电芯点底焊接设备，其特征在于，包括：电芯上料环形流水线、电芯上料机构、极耳钢壳焊接转盘、电芯转料机构、绝缘环组装转盘、电芯下料机构、电芯回收机构，所述电芯上料机构衔接于所述电芯上料环形流水线与所述极耳钢壳焊接转盘之间，所述电芯转料机构衔接于所述极耳钢壳焊接转盘与所述绝缘环组装转盘之间，所述电芯下料机构衔接于所述绝缘环组装转盘与所述电芯回收机构之间；

环绕于所述极耳钢壳焊接转盘依次设有中心孔尺寸一次CCD检测机构、权利要求1至4中任意一项所述的中心孔扩孔机构、中心孔尺寸二次CCD检测机构、极耳钢壳焊接机构；

环绕于所述绝缘环组装转盘依次设有找电芯极耳机构、电芯极耳校正机构、绝缘环组装机构、电芯外观CCD检测机构。