CN108110328A - 锂电池成型自动化生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种锂电池成型自动化生产设备，包括：锂电池运输系统、钢壳上料系统、盖帽上料系统、集流体组装系统、套管上料系统、镍片上料焊接系统、盖帽翻转系统、盖帽压钢壳系统。所述锂电池运输系统包括锂电池运输流水线及设于所述锂电池运输流水线上的锂电池运输治具；所述钢壳上料系统、盖帽上料系统、集流体组装系统、套管上料系统、镍片上料焊接系统、盖帽翻转系统、盖帽压钢壳系统沿所述锂电池运输流水线的运输方向依次设置。本发明的一种锂电池成型自动化生产设备，实现将多根集流针插入于钢壳内，将集流环焊接于集流针上，将套管套于盖帽上，通过镍片将盖帽与集流环形成连接，将盖帽压合于钢壳上，从而提高电池生产的机械自动化水平。

Description

锂电池成型自动化生产设备

技术领域

本发明涉及电池机械自动化生产技术领域，特别是涉及一种锂电池成型自动化生产设备。

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，电池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，其为一种锂电池10的结构分解图，锂电池10包括：钢壳11、集流体12、镍片13、盖帽14。如图2所示，其为盖帽14另一视角的结构图，盖帽14上设有套管15。进一步的，集流体12包括集流环16及环绕设于集流环16上的多根集流针17。

在实际的生产过程中，将多根集流针17插入于钢壳11内，将集流环16焊接于集流针17上，将套管15套于盖帽14上，通过镍片13将盖帽14与集流环16形成连接，将盖帽14压合于钢壳11上，从而得到完整的锂电池10。

如何设计一种锂电池成型自动化生产设备，实现将多根集流针插入于钢壳内，将集流环焊接于集流针上，将套管套于盖帽上，通过镍片将盖帽与集流环形成连接，将盖帽压合于钢壳上，从而提高电池生产的机械自动化水平，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，提供一种锂电池成型自动化生产设备，实现将多根集流针插入于钢壳内，将集流环焊接于集流针上，将套管套于盖帽上，通过镍片将盖帽与集流环形成连接，将盖帽压合于钢壳上，从而提高电池生产的机械自动化水平。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种锂电池成型自动化生产设备，包括：锂电池运输系统、钢壳上料系统、盖帽上料系统、集流体组装系统、套管上料系统、镍片上料焊接系统、盖帽翻转系统、盖帽压钢壳系统；

所述锂电池运输系统包括锂电池运输流水线及设于所述锂电池运输流水线上的锂电池运输治具；

所述钢壳上料系统、盖帽上料系统、集流体组装系统、套管上料系统、镍片上料焊接系统、盖帽翻转系统、盖帽压钢壳系统沿所述锂电池运输流水线的运输方向依次设置。

在其中一个实施例中，所述锂电池成型自动化生产设备还包括激光焊接系统，所述钢壳上料系统、盖帽上料系统、集流体组装系统、套管上料系统、镍片上料焊接系统、盖帽翻转系统、盖帽压钢壳系统、激光焊接系统沿所述锂电池运输流水线的运输方向依次设置。

在其中一个实施例中，所述锂电池成型自动化生产设备还包括检测系统，所述钢壳上料系统、盖帽上料系统、集流体组装系统、套管上料系统、镍片上料焊接系统、盖帽翻转系统、盖帽压钢壳系统、激光焊接系统、检测系统沿所述锂电池运输流水线的运输方向依次设置。

在其中一个实施例中，所述锂电池成型自动化生产设备还包括下料系统，所述钢壳上料系统、盖帽上料系统、集流体组装系统、套管上料系统、镍片上料焊接系统、盖帽翻转系统、盖帽压钢壳系统、激光焊接系统、检测系统、下料系统沿所述锂电池运输流水线的运输方向依次设置。

本发明的一种锂电池成型自动化生产设备，实现将多根集流针插入于钢壳内，将集流环焊接于集流针上，将套管套于盖帽上，通过镍片将盖帽与集流环形成连接，将盖帽压合于钢壳上，从而提高电池生产的机械自动化水平。

附图说明

图1为一种锂电池的结构分解图；

图2为图1所示的锂电池的盖帽的结构图；

图3为本发明一实施例的锂电池成型自动化生产设备的结构图；

图4为图3所示的锂电池运输系统的锂电池运输治具的结构图；

图5为图3所示的集流体组装系统的集流针插入机构的结构图(一)；

图6为图3所示的集流体组装系统的集流针插入机构的结构图(二)；

图7为图3所示的集流体组装系统的集流体焊接机构的结构图；

图8为图3所示的盖帽翻转系统的结构图。

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3所示，一种锂电池成型自动化生产设备20，包括：锂电池运输系统100、钢壳上料系统200、盖帽上料系统300、集流体组装系统400、套管上料系统500、镍片上料焊接系统600、盖帽翻转系统700、盖帽压钢壳系统800、激光焊接系统900、检测系统1000、下料系统1100。

如图3及图4所示，锂电池运输系统100包括锂电池运输流水线110及设于锂电池运输流水线110上的锂电池运输治具120。具体的，锂电池运输治具120包括：盖帽放置台121、钢壳放置台122、弹性件123。钢壳放置台122滑动设于盖帽放置台121上，钢壳放置台122与盖帽放置台121之间通过弹性件123连接；盖帽放置台121上开设有盖帽收容槽121a，钢壳放置台122上开设有钢壳收容槽122a。在本实施例中，弹性件123为弹簧结构。

钢壳上料系统200、盖帽上料系统300、集流体组装系统400、套管上料系统500、镍片上料焊接系统600、盖帽翻转系统700、盖帽压钢壳系统800、激光焊接系统900、检测系统1000、下料系统1100沿锂电池运输流水线100的运输方向依次设置。

锂电池成型自动化生产设备20的工作原理如下：

在锂电池运输流水线110的带动下，锂电池运输治具120依次经过钢壳上料系统200、盖帽上料系统300、集流体组装系统400、套管上料系统500、镍片上料焊接系统600、盖帽翻转系统700、盖帽压钢壳系统800、激光焊接系统900、检测系统1000、下料系统1100；

锂电池运输治具120到达钢壳上料系统200处，钢壳上料系统200将钢壳上料于钢壳放置台122的钢壳收容槽122a中；

锂电池运输治具120到达盖帽上料系统300处，盖帽上料系统300将盖帽后于盖帽放置台121的盖帽收容槽121a中；

锂电池运输治具120到达集流体组装系统400处，集流体组装系统400实现将集流体组装于钢壳中；

锂电池运输治具120到达套管上料系统500处，套管上料系统500用于将套管套设于盖帽上；

锂电池运输治具120到达镍片上料焊接系统600处，镍片上料焊接系统600用于将镍片焊接于集流体上；

锂电池运输治具120到达盖帽翻转系统700处，盖帽翻转系统700用于对盖帽进行翻转并实现与镍片的焊接；

锂电池运输治具120到达盖帽压钢壳系统800处，盖帽压钢壳系统800将盖帽压合于钢壳上；

锂电池运输治具120到达激光焊接系统900处，激光焊接系统900将盖帽焊接于钢壳上；

锂电池运输治具120到达检测系统1000处，检测系统1000用于对组装后的锂电池进行检测，检测锂电池的组装是否合格；

下料系统1100用于对组装后的电池从锂电池运输治具120中下料。

进一步的，锂电池运输治具120的数量为多个，多个锂电池运输治具120依次间隔排布于锂电池运输流水线110上。通过设置多个锂电池运输治具120，可以极大提高生产的效率。

如图4所示，进一步的，钢壳收容槽122a的槽壁设有钢壳固定弹性片122b，钢壳固定弹性片122b的数量为多个，多个钢壳固定弹性片122b以钢壳收容槽122a的中心轴为中心呈环形阵列分布。这样，通过设置钢壳固定弹性片122b，可以使得钢壳更加稳固的放置于钢壳收容槽122a中。

如图3所示，下面，对钢壳上料系统200的具体结构进行说明：

钢壳上料系统200包括：钢壳上料流水线、钢壳上料机械手，钢壳上料机械手衔接于钢壳上料流水线与锂电池运输治具120之间。钢壳上料流水线用于对钢壳进行运输，钢壳上料机械手用于将钢壳上料流水线中的钢壳夹取并转移至钢壳放置台122的盖帽收容槽121a中。

如图3所示，下面，对盖帽上料系统300的具体结构进行说明：

盖帽上料系统300包括：盖帽上料震动盘、盖帽上料机械手，盖帽上料机械手衔接于盖帽上料震动盘与锂电池运输治具120之间。盖帽上料机械手用于将盖帽上料震动盘出料口处的盖帽夹取并转移至盖帽放置台121的盖帽收容槽121a中。

如图3所示，下面，对集流体组装系统400的具体结构进行说明：

集流体组装系统400包括：集流针插入机构410、集流环上料机构420、集流体焊接机构430。集流针插入机构410、集流环上料机构420、集流体焊接机构430沿锂电池运输流水线110的运输方向依次设置。集流针插入机构410用于将集流针插入钢壳内，集流环上料机构420用于将集流环上料于钢壳内，集流体焊接机构430用于将钢壳中的集流针及集流环焊接在一起。

如图5及图6所示，具体的，集流针插入机构410包括：集流针放卷轮440、集流针矫正装置450、集流针拉扯装置460、集流针切断装置470、集流针转动盘480、集流针插入装置490。

集流针转动盘480上安装有集流针运载治具481，集流针运载治具481上开设有集流针收容孔(图未示)。在本实施例中，集流针运载治具的数量为多个，多个集流针运载治具以集流针转动盘的转动轴为中心呈环形阵列分布；集流针收容孔的数量为六个，六个集流针收容孔以集流针运载治具的中心轴为中心呈环形阵列分布。

集流针放卷轮440、集流针矫正装置450、集流针拉扯装置460、集流针切断装置470沿竖直方向依次排布并位于集流针转动盘480的上方，集流针放卷轮440远离集流针转动盘480设置，集流针切断装置470靠近集流针转动盘480设置。

更具体的，集流针矫正装置450包括集流针横向矫正轮组451及集流针纵向矫正轮组452。

集流针横向矫正轮组451包括：集流针横向矫正固定板451a、集流针横向矫正左侧滚轮451b、集流针横向矫正右侧滚轮451c。集流针横向矫正左侧滚轮451b及集流针横向矫正右侧滚轮451c转动设于集流针横向矫正固定板451a上，集流针横向矫正左侧滚轮451b与集流针横向矫正右侧滚轮451c之间形成集流针横向矫正通道(图未示)。

集流针纵向矫正轮组452包括：集流针纵向矫正固定板452a、集流针纵向矫正左侧滚轮452b、集流针纵向矫正右侧滚轮452c。集流针纵向矫正左侧滚轮452b及集流针纵向矫正右侧滚轮452c转动设于集流针纵向矫正固定板452a上，集流针纵向矫正左侧滚轮452b与集流针纵向矫正右侧滚轮452c之间形成集流针纵向矫正通道(图未示)。

集流针横向矫正左侧滚轮451b及集流针横向矫正右侧滚轮451c的转动轴沿水平横向延伸，集流针纵向矫正左侧滚轮452b及集流针纵向矫正右侧滚轮452c的转动轴沿水平纵向延伸。

集流针横向矫正通道与集流针纵向矫正通道位于同一直线上。

集流针拉扯装置460包括：集流针拉扯驱动部(图未示)、集流针拉扯左侧滚轮461、集流针拉扯右侧滚轮462。集流针拉扯驱动部驱动集流针拉扯左侧滚轮461及集流针拉扯右侧滚轮462转动，集流针拉扯左侧滚轮461的轮面与集流针拉扯右侧滚轮462的轮面相互抵持。在本实施例中，集流针拉扯驱动部为电机驱动结构；集流针拉扯左侧滚轮上设有主动齿轮，集流针拉扯右侧滚轮上设有从动齿轮，主动齿轮与所述从动齿轮相互啮合。

集流针插入装置490位于集流针转动盘480的上方，集流针插入装置490包括集流针插入杆491及驱动集流针插入杆491沿竖直方向往复伸缩的集流针插入驱动部492。

具体的，集流环上料机构420包括：集流环上料震动盘、集流环上料机械手，集流环上料机械手衔接于集流环上料震动盘与锂电池运输治具120之间。集流环上料机械手用于将集流环上料震动盘出料口处的集流环夹取并转移至锂电池运输治具120中的钢壳中，使得集流环与集流针碰触在一起。

如图7所示，具体的，集流体焊接机构430包括：集流体竖直固定结构431、集流体水平固定结构432。集流体竖直固定结构431包括：集流体竖直驱动部431a、集流体竖直固定头431b，集流体竖直驱动部431a驱动集流体竖直固定头431b沿竖直方向往复升降。集流体水平固定结构432包括：集流体水平第一驱动部432a、集流体水平第二驱动部432b、集流体水平第一夹爪432c、集流体水平第二夹爪432d，集流体水平第一驱动部432a驱动集流体水平第一夹爪432c沿水平方向往复伸缩，集流体水平第二驱动部432b驱动集流体水平第二夹爪432d沿水平方向往复伸缩，集流体水平第一夹爪432c与集流体水平第二夹爪432d相互靠近或远离。集流体竖直固定头431b为圆柱体结构，集流体水平第一夹爪432c及集流体水平第二夹爪432d均开设有半圆弧形凹槽。

下面，对集流体组装系统400的工作原理进行说明：

锂电池运输治具120到达集流针插入机构410处，集流针放卷轮440上卷绕有集流针，集流针拉扯装置460对集流针进行拉扯，使得集流针依次经过集流针矫正装置450及集流针切断装置470并进入至集流针转动盘480的集流针运载治具481的集流针收容孔中，集流针矫正装置450对卷曲的集流针进行矫正，使得集流针变直，集流针切断装置470对集流针进行切断，集流针转动盘480带动集流针运载治具481转动至集流针插入装置490处，集流针插入装置490将集流针收容孔中的集流针推出，使得集流针可以插入到锂电池运输治具120的钢壳内；

集流针到达集流针横向矫正轮组451处，集流针经过集流针横向矫正左侧滚轮451b与集流针横向矫正右侧滚轮451c之间形成的集流针横向矫正通道，在集流针经过集流针横向矫正左侧滚轮451b与集流针横向矫正右侧滚轮451c的共同作用下，实现对集流针的第一次矫正；

集流针到达集流针纵向矫正轮组452处，集流针经过集流针纵向矫正左侧滚轮452b与集流针纵向矫正右侧滚轮452c之间形成的集流针纵向矫正通道，在集流针纵向矫正左侧滚轮452b与集流针纵向矫正右侧滚轮452c的共同作用下，实现对集流针的第二次矫正；

由于集流针横向矫正左侧滚轮451b及集流针横向矫正右侧滚轮451c的转动轴沿水平横向延伸，集流针纵向矫正左侧滚轮452b及集流针纵向矫正右侧滚轮452c的转动轴沿水平纵向延伸，并且，集流针横向矫正通道与集流针纵向矫正通道位于同一直线上，这样，集流针经过了两次矫正，会变得更直；

集流针拉扯驱动部驱动集流针拉扯左侧滚轮461及集流针拉扯右侧滚轮462转动，集流针拉扯左侧滚轮461的轮面与集流针拉扯右侧滚轮462的轮面相互抵持，这样，集流针在集流针拉扯左侧滚轮461的轮面与集流针拉扯右侧滚轮462的轮面的作用下，实现了集流针在集流针放卷轮440上的放卷，并进入到集流针收容孔中；

在本实施例中，集流针切断装置470包括：集流针切断左侧刀、集流针切断右侧刀、集流针切断驱动部，所述集流针切断驱动部驱动所述集流针切断左侧刀及集流针切断右侧刀相互靠近或远离。这样，通过集流针切断左侧刀与集流针切断右侧刀的共同作用，实现将集流针切断；

集流针转动盘480带动集流针运载治具481转动至集流针插入装置490处，集流针插入驱动部492驱动集流针插入杆491伸缩，使得集流针脱离集流针收容孔并插入到钢壳中；

锂电池运输治具120到达集流环上料机构420处，集流环上料机械手用于将集流环上料震动盘出料口处的集流环夹取并转移至锂电池运输治具120中的钢壳中，使得集流环与集流针碰触在一起；

锂电池运输治具120到达集流体焊接机构430处，集流体竖直驱动部431a驱动集流体竖直固定头431b下降并插入于集流环中，紧接着，集流体水平第一驱动部432a驱动集流体水平第一夹爪432c伸出，集流体水平第二驱动部432b驱动集流体水平第二夹爪432d伸出，于是，集流体水平第一夹爪432c与集流体水平第二夹爪432d相互靠近，并通过半圆弧形凹槽将集流针压紧于集流环上，集流体竖直固定头431b插入于集流环中可以防止集流环变形，这样，便可以在相关的焊接装置作用下实现集流环与集流针的焊接。

如图3所示，下面，对套管上料系统500的具体结构进行说明：

套管上料系统500包括：套管放卷轮、套管切割装置、套管拉扯装置，套管放卷轮上卷绕有套管，套管放卷轮对套管进行放卷，套管拉扯装置对套管放卷轮上的套管进行拉扯，使得套管可以套设于盖帽上，套管切割装置用于对套设于盖帽上的套管进行切割，使得套管可以被分割。

如图3所示，下面，对镍片上料焊接系统600的具体结构进行说明：

镍片上料焊接系统600包括：镍片放卷轮、镍片切割装置、镍片拉扯装置、镍片焊接装置，镍片放卷轮上卷绕有镍片，镍片放卷轮对镍片进行放卷，镍片拉扯装置对镍片放卷轮上的镍片进行拉扯，使得镍片可以进入到钢壳内并与集流体接触，镍片焊接装置使得镍片可以焊接于集流体上，当镍片焊接于集流体后，镍片切割装置对镍片进行切割，使得镍片可以被切断。

如图8所示，下面，对盖帽翻转系统700的具体结构进行说明：

盖帽翻转系统700包括：第一翻转驱动部710、第一翻转真空吸嘴720、第二翻转驱动部730、第二翻转真空吸嘴740，第一翻转驱动部710驱动第一翻转真空吸嘴720转动，第二翻转驱动部730驱动第二翻转真空吸嘴740转动。

盖帽翻转系统700的工作原理如下：

第一翻转真空吸嘴720吸取锂电池运输治具120上的盖帽，并在第一翻转驱动部710的作用下转动90度角；

与此同时，第二翻转驱动部730驱动第二翻转真空吸嘴740转动90度角，例如第一翻转真空吸嘴720逆时针转动90度角，第二翻转真空吸嘴740顺时针转动90度角，这样，第一翻转真空吸嘴720与第二翻转真空吸嘴740可以实现对接，从而将第一翻转真空吸嘴720中盖帽转移至第二翻转真空吸嘴740中，紧接着，第二翻转驱动部730驱动第二翻转真空吸嘴740逆时针转动90度角，使得第二翻转真空吸嘴740重新回到原位置，将盖帽放置于锂电池运输治具120上，于是，便可以实现盖帽的180度翻转，为后续的盖帽压合于钢壳中作好准备。

如图3所示，下面，对盖帽压钢壳系统800的具体结构进行说明：

盖帽压钢壳系统800：盖帽水平移送模组、盖帽竖直升降模组、盖帽压合真空吸嘴，盖帽水平移送模组驱动盖帽压合真空吸嘴沿水平方向往复移动，盖帽竖直升降模组驱动盖帽压合真空吸嘴沿竖直方向往复升降。这样，盖帽压合真空吸嘴吸取锂电池运输治具120上的盖帽，在盖帽水平移送模组及盖帽竖直升降模组的配合下，实现将盖帽转移并压合至钢壳中。

如图3所示，激光焊接系统900通过激光焊接的方式将盖帽焊接于钢壳中。

如图3所示，检测系统1000通过采用CCD对组装后的锂电池进行拍照检测，检测盖帽是否已经压合于钢壳中，以区分锂电池的良品与不良品。

如图3所示，下料系统1100用于将锂电池运输治具120中完成组装后的锂电池进行夹取下料处理。

本发明的一种锂电池成型自动化生产设备20，通过设置锂电池运输系统100、钢壳上料系统200、盖帽上料系统300、集流体组装系统400、套管上料系统500、镍片上料焊接系统600、盖帽翻转系统700、盖帽压钢壳系统800、激光焊接系统900、检测系统1000、下料系统1100，并对各个系统的结构进行优化设计，提高了锂电池在生产组装过程中的机械自动化水平。

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 (4)

1.一种锂电池成型自动化生产设备，其特征在于，包括：锂电池运输系统、钢壳上料系统、盖帽上料系统、集流体组装系统、套管上料系统、镍片上料焊接系统、盖帽翻转系统、盖帽压钢壳系统；

所述锂电池运输系统包括锂电池运输流水线及设于所述锂电池运输流水线上的锂电池运输治具；

所述钢壳上料系统、盖帽上料系统、集流体组装系统、套管上料系统、镍片上料焊接系统、盖帽翻转系统、盖帽压钢壳系统沿所述锂电池运输流水线的运输方向依次设置。

2.根据权利要求1所述的锂电池成型自动化生产设备，其特征在于，所述锂电池成型自动化生产设备还包括激光焊接系统，所述钢壳上料系统、盖帽上料系统、集流体组装系统、套管上料系统、镍片上料焊接系统、盖帽翻转系统、盖帽压钢壳系统、激光焊接系统沿所述锂电池运输流水线的运输方向依次设置。

3.根据权利要求2所述的锂电池成型自动化生产设备，其特征在于，所述锂电池成型自动化生产设备还包括检测系统，所述钢壳上料系统、盖帽上料系统、集流体组装系统、套管上料系统、镍片上料焊接系统、盖帽翻转系统、盖帽压钢壳系统、激光焊接系统、检测系统沿所述锂电池运输流水线的运输方向依次设置。

4.根据权利要求3所述的锂电池成型自动化生产设备，其特征在于，所述锂电池成型自动化生产设备还包括下料系统，所述钢壳上料系统、盖帽上料系统、集流体组装系统、套管上料系统、镍片上料焊接系统、盖帽翻转系统、盖帽压钢壳系统、激光焊接系统、检测系统、下料系统沿所述锂电池运输流水线的运输方向依次设置。