CN108565500A - 一种锂电池电芯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池技术领域。一种锂电池电芯，焊接工艺依次包括下述步骤：上料、进料、夹紧、焊接和出料。该锂电池电芯的优点是整个锂电池电芯焊接过程全自动操作，电芯焊接质量和焊接效率高。

Description

一种锂电池电芯

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其是锂电池的电芯。

背景技术

锂电池电芯焊接是锂电池生产中重要的一个工艺环节，主要过程是将金属片焊接在锂电池的电芯上。目前锂电池电芯的焊接已经普遍使用自动化焊接机进行操作。现有锂电池电芯的焊接存在的问题是：1. 锂电池焊接的辅助定位精确性不高，导致焊接质量低；2.锂电池的焊接虽然已经采用自动化操作，但是上下料仍然是手工操作，自动化程度低，导致加工效率低。

发明内容

为了解决上述现有锂电池电芯焊接存在的不足，本发明的目的是提供一种锂电池电芯焊接过程全自动操作，焊接质量和焊接效率高的锂电池电芯。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种锂电池电芯，焊接工艺依次包括下述步骤：（1）上料，将多个电池电芯装入电芯治具内；（2）进料，电芯治具在进料皮带上移动，直至电芯治具位置处于进料皮带的出料端部，拨料装置上的拨爪顺时针转动直至拨爪前部接触电芯治具后部，拨爪推动电芯治具前行进入夹料装置；（3）夹紧，下夹料机构通过推块和阻挡块将电芯治具在夹料滑轨的轴线方向上夹紧；上夹料机构通过下压板将电芯治具压在夹料滑轨上，在竖直方向夹住电芯治具，上夹料机构通过拨块对电芯治具上部的轴线方向进行加固夹持；即电芯治具的位置通过夹料装置的下夹料机构和上夹料机构固定；（4）焊接，通过前点焊装置通过前点焊头对电芯治具内的电芯进行前端焊接，同时后点焊装置通过后点焊头对电芯治具内的电芯进行后端焊接；依次移动前点焊头和后点焊头，直至对电芯治具内的所有电池电芯完成焊接；（5）出料，焊接完成后，前点焊头和后点焊头复位；上夹料机构的下压板和拨块复位，下夹料机构的阻挡块复位；推块在夹料滑轨中向继续移动，推块推动电芯治具进入出料装置的送料皮带上，电芯治具由送料皮带送出，取出电芯治具内的电池电芯。

作为优选，拨料装置包括拨料支架、第一滑轨、第一滑块、滑轨垫块、挡块、拨爪和第一气缸；第一滑轨固定在拨料支架上；第一滑块通过移动副配合安装在第一滑轨上；滑轨垫块与第一滑块固定连接，挡块固定在滑轨垫块上；拨爪通过中间转轴安装在滑轨垫块上，拨爪沿中间转轴在滑轨垫块上转动，通过挡块限制拨爪的转动角度；拨爪位置与进料皮带上的电芯治具匹配；第一气缸的伸缩端连接滑轨垫块；第一滑轨与进料皮带平行设置，拨爪长度不小于滑轨垫块与进料皮带之间的距离。

作为优选，夹料装置包括下夹料机构和上夹料机构；下夹料机构包括夹料滑轨、第二滑轨、第二滑座、连接块、第二气缸、推块、第三气缸、阻挡块和弹簧；夹料滑轨进料端对接进料皮带的出料端；夹料滑轨上有两条平行的滑轨，两条滑轨之间的距离与电芯治具的宽度匹配，电芯治具在两条滑轨之间直线移动；第二滑座通过移动副配合安装在第二滑轨上；连接块底部与第二滑座固定连接，第二气缸的伸缩端与连接块相连；连接块顶部设有推块容纳槽，推块通过转动销轴安装在连接块中，弹簧一端连接在推块底部，弹簧另一端连接在推块右侧的连接块上，通过弹簧使推块不受外力作用时保持竖直状态，即推块上部处于两条平行的滑轨之间；连接块上设有限制推块向进料皮带方向转动的限位卡头；第三气缸伸缩端连接阻挡块，第三气缸带动阻挡块上下移动，阻挡块的位置处于两条平行的滑轨之间；

上夹料机构包括型材悬架、固定角铝、滑动固定板、第四气缸、第三滑轨、第三滑座、滑座连接块、下压固定板、第五气缸、下压板、第六气缸和拨块；滑动固定板通过固定角铝水平安装在型材悬架上；第三滑轨固定在滑动固定板上，第三滑座通过移动副配合安装在第三滑轨中；第四气缸固定端固定设置在滑动固定板上，第四气缸伸缩端连接滑座连接块，滑座连接块与第三滑座固定连接；滑座连接块与下压固定板水平段固定连接，第五气缸固定端与下压固定板竖直段固定连接，第五气缸伸缩端固定连接下压板；第六气缸固定端设置在下压固定板竖直段上，第六气缸伸缩端连接拨块，拨块处于阻挡块上方。

采用了上述技术方案的一种锂电池电芯，通过电芯治具装载多个电池电芯，不仅有利于提高加工效率，而且电芯治具有利于焊接自动化操作。进料、夹紧、焊接和出料全部采用自动化操作。该锂电池电芯的优点是整个锂电池电芯焊接过程全自动操作，电芯焊接质量和焊接效率高。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为机架组件的爆炸结构示意图。

图3为护罩组件的爆炸结构示意图。

图4为电源架组件的爆炸结构示意图。

图5为进料装置的爆炸结构示意图。

图6为拨料装置的爆炸结构示意图。

图7为夹料装置和电芯治具的结构示意图。

图8为下夹料机构的爆炸结构示意图。

图9为上夹料机构的爆炸结构示意图。

图10为后点焊装置的爆炸结构示意图。

图11为移动线组的结构示意图。

图12为前点焊装置的爆炸结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步描述。

一种锂电池电芯，焊接工艺依次包括下述步骤：

（1）上料，将多个电池电芯装入电芯治具内；

（2）进料，电芯治具在进料皮带上移动，直至电芯治具位置处于进料皮带的出料端部，拨料装置上的拨爪顺时针转动直至拨爪前部接触电芯治具后部，拨爪推动电芯治具前行进入夹料装置；

（3）夹紧，下夹料机构通过推块和阻挡块将电芯治具在夹料滑轨的轴线方向上夹紧；上夹料机构通过下压板将电芯治具压在夹料滑轨上，在竖直方向夹住电芯治具，上夹料机构通过拨块对电芯治具上部的轴线方向进行加固夹持；即电芯治具的位置通过夹料装置的下夹料机构和上夹料机构固定；

（4）焊接，通过前点焊装置通过前点焊头对电芯治具内的电芯进行前端焊接，同时后点焊装置通过后点焊头对电芯治具内的电芯进行后端焊接；依次移动前点焊头和后点焊头，直至对电芯治具内的所有电池电芯完成焊接；

（5）出料，焊接完成后，前点焊头和后点焊头复位；上夹料机构的下压板和拨块复位，下夹料机构的阻挡块复位；推块在夹料滑轨中向继续移动，推块推动电芯治具进入出料装置的送料皮带上，电芯治具由送料皮带送出，取出电芯治具内的电池电芯，取出电芯治具内的电池电芯。

上述锂电池电芯，焊接工艺采用全自动的锂电池电芯焊接流水线设备完成，设备如图1-12所示，包括机架组件1及其上的电芯治具a、护罩组件2、电源架组件3、进料装置4、拨料装置5、夹料装置6、后点焊装置7、前点焊装置8和出料装置9。

电芯治具a内设有多个容纳电芯的前后方向贯通的通孔，多个电芯前后方向的平行的置于电芯治具a中。护罩组件2安装在机架组件1上，护罩组件2将焊接过程罩起来，保护操作者安全。电源架组件3安装在机架组件1上，电源架组件3用于安置电源。进料装置4安装在机架组件1上，进料装置4用于输送电芯治具及其内待加工的电芯。拨料装置5安装在机架组件1上，拨料装置5与进料装置4相衔接，拨料装置5拨动电芯治具a进入夹料装置6中。夹料装置6安装在机架组件1上，夹料装置6与拨料装置5相衔接，夹料装置6将电芯治具a的位置固定，方便后续点焊。后点焊装置7和前点焊装置8均安装在机架组件1上，后点焊装置7和前点焊装置8以夹料装置6为中心前后对称排列，前点焊装置8和后点焊装置7将固定的电芯治具a中的每个电芯前后两端进行点焊，电芯完成焊接后，电芯治具a通过出料装置9运出。

机架组件1包括箱体基座11、地脚螺钉12、外向轮13、工作台面14和凸台15，箱体基座11由型材和柜面拼接而成，内部设置有气瓶气阀等附件；多个地脚螺钉12规则安装在箱体基座11底部，地脚螺钉12用于支撑箱体基座11和调节箱体基座11的水平；多个外向轮13固定在箱体基座11底部，外向轮13用于移动整个工作机；工作台面14固定设置在箱体基座11上；凸台15是左右各一个，凸台固定在工作台面14上，进料装置4设置在左边的凸台上，出料装置9设置在右边的凸台上。

护罩组件2包括型材罩21、警示灯22、防护门23、显示屏24和控制柜25，型材罩21由型材和钣金铁皮连接而成；警示灯22设置在型材罩21顶端，警示灯22用于工作故障报警作用；防护门23通过合页安装在型材罩21上；显示屏24安装在型材罩21上，显示屏24用于对运行过程进行监控和操作；控制柜25安装在型材罩21上；控制柜25包括电源键和急停开关，控制整个工作过程。

电源架组件3包括电池组31和电源支架32，电源支架32由型材和连接角件拼接构成，电源支架32中部悬空，电源支架32固定在机架组件1上；电池组31固定在电源支架32顶端；电源架组件3为整个装置电气元件工作提供电能。

进料装置4包括进料输送支架41、第一电机固定座42、第一电机43、链轮44、第一防护罩45、左进料滚筒46、右进料滚筒47、进料皮带48和第一调节螺钉49；进料输送支架41底端固定在机架组件1上，第一电机固定座42固定在进料输送支架41上，第一电机43安装在第一电机固定座42上；左进料滚筒46和右进料滚筒47分别安装在进料输送支架41的两侧，进料皮带48连在左进料滚筒46和右进料滚筒47上，第一调节螺钉49连在进料皮带48上，通过调节第一调节螺钉49调整进料皮带48的松紧；第一电机43的输出轴通过链轮44连接左进料滚筒46并带动接左进料滚筒46转动，用于罩住链轮44的第一防护罩45安装在机架组件1上。

进料装置4使用时，第一电机43通过链轮44带动左进料滚筒46转动，使得电芯治具a在进料皮带48上向右移动，直至电芯治具a接近夹料装置6，并由拨料装置5上的拨爪将电芯治具a推入夹料装置6。

拨料装置5包括拨料支架51、第一滑轨52、限位探头53、第一滑块54、滑轨垫块55、挡块56、拨爪57和第一气缸59；拨料支架51固定在机架组件1上，第一滑轨52固定在拨料支架51上；第一滑块54通过移动副配合安装在第一滑轨52上，限位探头53是两个，分别处于第一滑轨52的两端上，两个限位探头53用于限制第一滑块54的移动位置；滑轨垫块55与第一滑块54固定连接，挡块56固定在滑轨垫块55上；拨爪57通过中间转轴58安装在滑轨垫块55上，拨爪57沿中间转轴58在滑轨垫块55上转动，通过挡块56限制拨爪57的转动角度，拨爪57后端接触挡块56后不能继续转动，拨爪57前部推动电芯治具a；拨爪57位置与进料皮带48上的电芯治具a匹配；第一气缸59的伸缩端连接滑轨垫块55；第一滑轨52与进料皮带48平行设置，拨爪57长度不小于滑轨垫块55与进料皮带48之间的距离。

拨料装置5使用时，电芯治具a位置处于进料皮带48的出料端部，第一气缸59的伸缩端带动滑轨垫块55沿第一滑轨52直线移动，第一气缸59伸长时，拨爪57顺时针转动直至拨爪57前部接触电芯治具a后部，第一气缸59收缩，由于挡块56的限制，拨爪57后部接触挡块56后不能继续逆时针转动，拨爪57前部推动电芯治具a前行进入夹料装置6。

夹料装置6包括下夹料机构61和上夹料机构62，下夹料机构61和上夹料机构62固定在机架组件1上，电芯治具a放置在下夹料机构61上，上夹料机构62从电芯治具a上方夹住电芯治具a。夹料装置6使用时，由下夹料机构61和上夹料机构62共同作用，夹住电芯治具a，确定固定的位置，便于后点焊装置7和前点焊装置8进行点焊。

下夹料机构61包括夹料滑轨611、第二滑轨612、第二滑座613、连接块614、第二气缸615、推块616、第三气缸618、阻挡块619和弹簧610。夹料滑轨611通过其两端的滑轨座617安装在机架组件1上，夹料滑轨611进料端对接进料皮带48的出料端；夹料滑轨611上有两条平行的滑轨，两条滑轨之间的距离与电芯治具a的宽度匹配，电芯治具a在两条滑轨之间直线移动；第二滑轨612设置在机架组件1上，第二滑座613通过移动副配合安装在第二滑轨612上。连接块614底部与第二滑座613固定连接，第二气缸615的伸缩端与连接块614相连；连接块614顶部设有推块616容纳槽，推块616通过转动销轴安装在连接块614中，弹簧610一端连接在推块616底部，弹簧610另一端连接在推块616右侧的连接块614上，通过弹簧610使推块616不受外力作用时保持竖直状态，即推块616上部处于两条平行的滑轨之间；连接块614上设有限制推块616向进料皮带48方向转动的限位卡头；第三气缸618伸缩端连接阻挡块619，第三气缸618带动阻挡块619上下移动，阻挡块619的位置处于两条平行的滑轨之间。

下夹料机构61使用时，电芯治具a由拨料装置5拨到两条平行的滑轨之间，电芯治具a右端部先接触推块616，推块616受力向右侧顺时针转动，弹簧610拉伸；当电芯治具a移动至推块616右侧后，弹簧610复位使推块616保持竖直状态；第三气缸618带动阻挡块619上升，同时第二气缸615收缩，带动推块616在夹料滑轨611中向右移动，推块616推动电芯治具a向右移动，直至电芯治具a碰到阻挡块619，电芯治具a左右两端分别被推块616和阻挡块619夹紧，即电芯治具a在夹料滑轨611轴线方向被夹紧。

上夹料机构62包括型材悬架621、固定角铝622、滑动固定板623、第四气缸624、第三滑轨625、第三滑座626、滑座连接块627、下压固定板628、第五气缸629、下压板630、第六气缸631和拨块632；型材悬架621底端固定设置在机架组件1上，滑动固定板623通过固定角铝622水平安装在型材悬架621上；第三滑轨625固定在滑动固定板623上，第三滑座626通过移动副配合安装在第三滑轨625中；第四气缸624固定端固定设置在滑动固定板623上，第四气缸624伸缩端连接滑座连接块627，滑座连接块627与第三滑座626固定连接；滑座连接块627与下压固定板628水平段固定连接，第五气缸629固定端与下压固定板628竖直段固定连接，第五气缸629伸缩端固定连接下压板630；第六气缸631固定端设置在下压固定板628竖直段上，第六气缸631伸缩端连接拨块632，拨块632处于阻挡块619上方。

上夹料机构62使用时，第四气缸624带动下压固定板628沿第三滑轨625方向左右移动，由第五气缸629带动下压板630上下运动，实现了下压板630上下左右移动。电芯治具a底端处于夹料滑轨611上，下压板630向下移动压住电芯治具a，从而在竖直方向夹住电芯治具a。拨块632的上下运动由第六气缸631控制，拨块632向下移动挡住电芯治具a右端的上部，配合电芯治具a右端的下部被阻挡块619定位，进一步对电芯治具a进行稳定的定位。

后点焊装置7包括三组移动线组、第一直角连接板72、第二点焊头固定板75和后点焊头76；三组移动线组结构相同，分别是第一移动线组71、第二移动线组73和第三移动线组74；第一移动线组71固定在机架组件1上，第二移动线组73通过第一直角连接板72固定在第一移动线组71上，第三移动线组74设置在第二移动线组73上，第一移动线组71、第二移动线组73和第三移动线组74之间的任意连接夹角均呈90°；后点焊头76通过第二点焊头固定板75固定在第三移动线组74上。

后点焊装置7使用时，通过第一移动线组71、第二移动线组73、第三移动线组74合成运动，使得后点焊头76实现三轴方向的运动，从而从后方接近电芯治具a的内电芯，对电芯后端逐一进行点焊。

每组移动线组均包括直流电机701、丝杆702、丝杆螺母座703、限位检测器704、移动连接座705、防尘板706和移轨707，直流电机701固定在移轨707上，丝杆702安装在移轨707上，直流电机701输出轴连接丝杆702，丝杆螺母座703与移轨707上的光轴形成移动副连接，丝杆螺母座703与丝杆702形成丝杠螺母副连接，限位检测器704设置在移轨707上，限位检测器704用于控制丝杆螺母座703移动的距离，移动连接座705固定在丝杆螺母座703上；防尘板706安装在移轨707上。移动线组将直流电机701的转动输出经过丝杠螺母副传动，转变成线性移动。

前点焊装置8结构与后点焊装置7相同，后点焊装置7和前点焊装置8以夹料装置6中的电芯治具a为中心前后对称排列。

前点焊装置8包括三组移动线组第二直角连接板82、第二点焊头固定板85、前点焊头86，三组移动线组结构相同，分别是第四移动线组81、第五移动线组83和第六移动线组84；第四移动线组81固定设置在机架组件1上，第五移动线组83通过第二直角连接板82固定设置在第四移动线组81上，第六移动线组84固定设置在第五移动线组83上，第四移动线组81、第五移动线组83和第六移动线组84之间的任意连接夹角均呈90°，即两两排列成90°。前点焊头86通过第二点焊头固定板85固定设置第六移动线组84上。

前点焊装置8使用时，通过第四移动线组81、第五移动线组83、第六移动线组84合成运动，使得前点焊头86有三轴的运动，从而从前方接近电芯治具a内的电芯，对电芯前端逐一进行点焊。

出料装置9结构与进料装置4相同，出料装置9进料端与夹料装置6相衔接，即夹料滑轨611出料端对接出料装置9的送料皮带的进料端。出料装置9包括送料输送支架、送料电机、送料链轮、送料防护罩、送料滚筒、送料皮带和调节螺钉；送料输送支架底端固定在机架组件上，送料滚筒安装在送料输送支架上，送料皮带连在送料滚筒上，调节螺钉连在送料皮带上，通过调节调节螺钉调整送料皮带的松紧；送料电机的输出轴通过送料链轮连接送料滚筒并带动接送料滚筒转动，用于罩住送料链轮的送料防护罩安装在机架组件上。

使用时，夹料装置6中的电芯治具a中的电芯由后点焊装置7和前点焊装置8焊接后，前点焊头86和后点焊头76复位；第三气缸618伸缩端控制阻挡块619向下复位，第六气缸631控制拨块632向上复位；第二气缸615继续收缩带动推块616在夹料滑轨611中向右移动，推块616推动电芯治具a向右移动进入出料装置9的送料皮带上，送料电机通过送料链轮带动送料滚筒转动，使得电芯治具a在送料皮带上向右移动，直至电芯治具a由送料皮带送出。

Claims (3)

1.一种锂电池电芯，其特征在于电芯的焊接工艺依次包括下述步骤：

（1）上料，将多个电池电芯装入电芯治具内；

（2）进料，电芯治具在进料皮带上移动，直至电芯治具位置处于进料皮带的出料端部，拨料装置上的拨爪顺时针转动直至拨爪前部接触电芯治具后部，拨爪推动电芯治具前行进入夹料装置；

（3）夹紧，下夹料机构通过推块和阻挡块将电芯治具在夹料滑轨的轴线方向上夹紧；上夹料机构通过下压板将电芯治具压在夹料滑轨上，在竖直方向夹住电芯治具，上夹料机构通过拨块对电芯治具上部的轴线方向进行加固夹持；即电芯治具的位置通过夹料装置的下夹料机构和上夹料机构固定；

（4）焊接，通过前点焊装置通过前点焊头对电芯治具内的电芯进行前端焊接，同时后点焊装置通过后点焊头对电芯治具内的电芯进行后端焊接；依次移动前点焊头和后点焊头，直至对电芯治具内的所有电池电芯完成焊接；

（5）出料，焊接完成后，前点焊头和后点焊头复位；上夹料机构的下压板和拨块复位，下夹料机构的阻挡块复位；推块在夹料滑轨中向继续移动，推块推动电芯治具进入出料装置的送料皮带上，电芯治具由送料皮带送出，取出电芯治具内的电池电芯。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯，其特征在于拨料装置包括拨料支架、第一滑轨、第一滑块、滑轨垫块、挡块、拨爪和第一气缸；第一滑轨固定在拨料支架上；第一滑块通过移动副配合安装在第一滑轨上；滑轨垫块与第一滑块固定连接，挡块固定在滑轨垫块上；拨爪通过中间转轴安装在滑轨垫块上，拨爪沿中间转轴在滑轨垫块上转动，通过挡块限制拨爪的转动角度；拨爪位置与进料皮带上的电芯治具匹配；第一气缸的伸缩端连接滑轨垫块；第一滑轨与进料皮带平行设置，拨爪长度不小于滑轨垫块与进料皮带之间的距离。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯焊接工艺，其特征在于夹料装置包括下夹料机构和上夹料机构；下夹料机构包括夹料滑轨、第二滑轨、第二滑座、连接块、第二气缸、推块、第三气缸、阻挡块和弹簧；夹料滑轨进料端对接进料皮带的出料端；夹料滑轨上有两条平行的滑轨，两条滑轨之间的距离与电芯治具的宽度匹配，电芯治具在两条滑轨之间直线移动；第二滑座通过移动副配合安装在第二滑轨上；连接块底部与第二滑座固定连接，第二气缸的伸缩端与连接块相连；连接块顶部设有推块容纳槽，推块通过转动销轴安装在连接块中，弹簧一端连接在推块底部，弹簧另一端连接在推块右侧的连接块上，通过弹簧使推块不受外力作用时保持竖直状态，即推块上部处于两条平行的滑轨之间；连接块上设有限制推块向进料皮带方向转动的限位卡头；第三气缸伸缩端连接阻挡块，第三气缸带动阻挡块上下移动，阻挡块的位置处于两条平行的滑轨之间；

上夹料机构包括型材悬架、固定角铝、滑动固定板、第四气缸、第三滑轨、第三滑座、滑座连接块、下压固定板、第五气缸、下压板、第六气缸和拨块；滑动固定板通过固定角铝水平安装在型材悬架上；第三滑轨固定在滑动固定板上，第三滑座通过移动副配合安装在第三滑轨中；第四气缸固定端固定设置在滑动固定板上，第四气缸伸缩端连接滑座连接块，滑座连接块与第三滑座固定连接；滑座连接块与下压固定板水平段固定连接，第五气缸固定端与下压固定板竖直段固定连接，第五气缸伸缩端固定连接下压板；第六气缸固定端设置在下压固定板竖直段上，第六气缸伸缩端连接拨块，拨块处于阻挡块上方。