CN113299999A - 锂电池入壳和顶盖焊接模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了锂电池入壳和顶盖焊接模块，所述焊接模块包括：第一物流线、工作区、第一转运机构、第二转运机构、第三转运机构、下料工位和第四转运机构，其中，工作区设在第一物流线的下游，并且工作区包括：第二物流线、第三物流线和第四物流线。该焊接模块将入壳焊接和顶盖焊接糅合在顶盖铝壳焊接工位，相较于传统的双机台(入壳预焊机+顶盖焊接机)或三机台(入壳机+预焊机+顶盖焊接机)，本申请的焊接模块简化了设备工艺，减少产品的生产工序，有效降低了产品的制程风险；同时各物流线之间工序对接紧凑，提高了厂房的空间利用率；另外减少了操作人员的投入，降低了生产制造的人力成本，设备机构数量简化，提高了设备的调试及维护效率。
Description
技术领域
本发明属于电池领域，具体涉及一种锂电池入壳和顶盖焊接模块.
背景技术
目前市场上方壳动力锂离子电池装配工序主要沿用传统工艺设备完成，包含电芯压力整形、电芯贴胶配对、极耳和连接片超声波焊接、连接片和顶盖激光焊接、包绝缘膜、电芯入壳、顶盖和壳体预焊(又称顶盖预焊)、顶盖和壳体满焊等主要的工序制程，以实现单个电芯或多个电芯组合入壳的装配工艺。其中，电芯压力整形又包含了冷压方式和热压方式。
传统的电池装配方案工序间首尾连接秩序明确，使用独立物流线将电芯治具和辅料治具输送到各工序设备，以完成物料输送。但该装配方案涉及的工艺设备较多，布局方式较为庞杂，每台设备串联后可达成的综合设备效率较低；具体表现在每个设备间物料频繁更换、宕机的相互制约概率高、人员操作熟练度等因素。此外，传统装配方案受串联物流线和装配工艺独立性的影响，需要的厂房布置空间也相对较大；另一方面，传统装配方案需要给每个设备至少配置一名操作员维持机台的正常运转和辅料更换，从而从人力成本相对较高。综上所述，现有电池装配方案虽能很好的满足制造需求，但综合效益水平较低。
尤其是现有电芯入壳和顶盖焊接模块存在以下技术缺陷：(1)电芯入壳&顶盖焊接两道工序，需分段为三台设备进行，不仅设备占地空间大，还造成设备工艺的重复性，增加了制程中的工艺风险；(2)电芯入壳至顶盖焊接工序之间对接与两设备前后工序对接，都采用物流线传递，占地空间大的同时也增加了设备成本；(3)机台数量与配置流水线都需占用拉线投入的人力，极大增加了人力成本。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种锂电池入壳和顶盖焊接模块，该焊接模块将入壳焊接和顶盖焊接糅合在顶盖铝壳焊接工位，相较于传统的双机台(入壳预焊机+顶盖焊接机)或三机台(入壳机+预焊机+顶盖焊接机)，本申请的焊接模块简化了设备工艺，减少产品的生产工序，有效降低了产品的制程风险；同时各物流线之间工序对接紧凑，提高了厂房的空间利用率；另外减少了操作人员的投入，降低了生产制造的人力成本，并且设备机构数量简化，提高了设备的调试及维护效率。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种锂电池入壳和顶盖焊接模块。根据本发明的实施例，所述焊接模块包括：
第一物流线，所述第一物流线上传输包膜后电芯；
工作区，所述工作区设在所述第一物流线的下游，并且所述工作区包括：
第二物流线，所述第二物流线上设有电芯入壳工位；
第三物流线，所述第三物流线设在所述第二物流线的下游，并且所述第三物流线上设有顶盖压装入壳工位和顶盖铝壳焊接工位；
第四物流线，所述第四物流线设在所述第三物流线的下游，并且所述第四物流线上设有焊接轨迹长边辊压整形工位和焊接轨迹短边辊压整形工位；
第一转运机构，所述第一转运机构在所述第一物流线和所述电芯入壳工位之间可旋转设置；
第二转运机构，所述第二转运机构在所述第二物流线和所述顶盖压装入壳工位之间可旋转设置；
第三转运机构，所述第三转运机构在所述顶盖铝壳焊接工位和所述焊接轨迹长边辊压整形工位之间可旋转设置；
下料工位，所述下料工位设在所述焊接轨迹短边辊压整形工位的下游；
第四转运机构，所述第四转运机构在所述焊接轨迹短边辊压整形工位和所述下料工位之间可旋转设置。
根据本发明实施例的锂电池入壳和顶盖焊接模块，通过在第二物流线上设置电芯入壳工位，在第三物流线上设置顶盖压装入壳工位和顶盖铝壳焊接工位，即在顶盖铝壳焊接工位实现铝壳顶盖的焊接，即将入壳焊接和顶盖焊接糅合在顶盖铝壳焊接工位，相较于传统的双机台(入壳预焊机+顶盖焊接机)或三机台(入壳机+预焊机+顶盖焊接机)，本申请的焊接模块简化了设备工艺，减少产品的生产工序，有效降低了产品的制程风险；同时各物流线之间采用转运机构进行对接，结构紧凑，提高了厂房的空间利用率；另外减少了操作人员的投入，降低了生产制造的人力成本，并且设备机构数量简化，提高了设备的调试及维护效率。
另外，根据本发明上述实施例的锂电池入壳和顶盖焊接模块还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，上述焊接模块进一步包括：绝缘电阻测试工位，所述绝缘电阻测试工位设在所述第二物流线上且位于所述电芯入壳工位的下游。
在本发明的一些实施例中，上述焊接模块进一步包括：第一不良品带，所述第一不良品带设在所述第二物流线和所述第三物流线之间，并且基于所述绝缘电阻测试工位的反馈，所述第二转运机构将所述第二物流线上入壳后的电芯转运至所述第一不良品带或所述顶盖压装入壳工位。
在本发明的一些实施例中，上述焊接模块进一步包括：台阶检测工位，所述台阶检测工位设在所述第三物流线上顶盖压装入壳工位和所述顶盖铝壳焊接工位之间。
在本发明的一些实施例中，上述焊接模块进一步包括：第二不良品带，所述第二不良品带设在所述第三物流线和所述第四物流线之间，并且基于所述台阶检测工位的反馈，所述第三转运机构将所述第三物流线上焊接后的电芯转运至所述第二不良品带或所述第四物流线。
在本发明的一些实施例中，上述焊接模块进一步包括：焊后外观检测工位，所述焊后外观检测工位设在所述焊接轨迹短边辊压整形工位的上游；第三不良品带，所述第三转运机构在所述顶盖铝壳焊接工位、所述焊后检测工位、所述焊接轨迹长边辊压整形工位和所述第三不良品带之间可旋转设置，并且基于所述焊后外观检测工位的反馈，所述第三转运机构将所述焊后检测工位的检测后电芯转运至所述第三不良品带或所述焊接轨迹长边辊压整形工位。
在本发明的一些实施例中，所述第二物流线和所述第三物流线分布在一条直线上。
在本发明的一些实施例中，上述焊接模块包括两个所述工作区，所述两个工作区对称分布。
在本发明的一些实施例中，所述第一物流线设在所述两个工作区上游的中间区域。
在本发明的一些实施例中，所述下料工位设在所述两个工作区下游的中间区域。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的锂电池入壳和顶盖焊接模块的结构示意图；
图2是根据本发明再一个实施例的锂电池入壳和顶盖焊接模块的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种锂电池入壳和顶盖焊接模块。根据本发明的实施例，参考图1，该焊接模块包括：第一物流线100、工作区200、第一转运机构300、第二转运机构400、第三转运机构500、下料工位600和第四转运机构700。
根据本发明的实施例，参考图1，第一物流线100上传输包膜后电芯10，即为包Mylar工序输送来的包膜后电芯，并且该第一物流线100上单次输送包膜后电芯10的数量并不特别限制，例如该第一物流线100上单次输送两个包膜后电芯10。
根据本发明的实施例，参考图1，工作区200设在第一物流线100的下游，并且工作区200包括：第二物流线21、第三物流线22和第四物流线23。
根据本发明的具体实施例，参考图1，第二物流线21上设有电芯入壳工位211，在该电芯入壳工位211将第一物流线100输送的包膜后电芯10塞入铝壳内。
根据本发明的具体实施例，参考图1，第三物流线22设在第二物流线21的下游，并且第三物流线22上设有顶盖压装入壳工位221和顶盖铝壳焊接工位222。具体的，在顶盖压装入壳工位221，将顶盖压装入入壳电芯的铝壳内，随着第三物流线的运行，顶盖入壳后电芯被运送至顶盖铝壳焊接工位222，在该顶盖铝壳焊接工位222，对顶盖入壳后电芯的顶盖铝壳进行激光焊接，即在顶盖铝壳焊接工位222实现铝壳顶盖的焊接，即将入壳焊接和顶盖焊接糅合在顶盖铝壳焊接工位222，相较于传统的双机台(入壳预焊机+顶盖焊接机)或三机台(入壳机+预焊机+顶盖焊接机)，本申请的焊接模块简化了设备工艺，减少产品的生产工序，有效降低了产品的制程风险。
根据本发明的具体实施例，参考图1，第四物流线23设在第三物流线22的下游，并且第四物流线23上设有焊接轨迹长边辊压整形工位231和焊接轨迹短边辊压整形工位232。具体的，在焊接轨迹长边辊压整形工位231，将第三物流线32输送的焊接后电芯的长边焊接轨迹进行辊压整形，随着第四物流线23的运行，长边辊压焊接整形后的电芯被运送至焊接轨迹短边辊压整形工位232，在该焊接轨迹短边辊压整形工位232对长边辊压焊接整形后的电芯的短边焊接轨迹进行辊压整形，并且焊接轨迹长边辊压整形工位231和焊接轨迹短边辊压整形工位232共用一套夹具。
根据本发明的具体实施例，参考图1，第二物流线21和第三物流线22分布在一条直线上，优选地，上述焊接模块包括两个工作区200，两个工作区200对称分布，并且第一物流线100设在两个工作区200上游的中间区域，下料工位600设在两个工作区200下游的中间区域。
根据本发明的实施例，参考图1，第一转运机构300在第一物流线100和电芯入壳工位211之间可旋转设置，即利用第一转运机构300将第一物流线100上供给的包膜后电芯10转运至第二物流线21上的电芯入壳工位211。优选地，第一转运机构300为机器人，即该机器人通过机械手实现包膜电芯10的转运。
根据本发明的实施例，参考图1，第二转运机构400在第二物流线21和顶盖压装入壳工位221之间可旋转设置，即利用第二转运机构400将第二物流线21上供给的入壳电芯转运至第三物流线22上的顶盖压装入壳工位221。优选地，第二转运机构400为机器人，即该机器人通过机械手实现入壳电芯的转运。
根据本发明的实施例，参考图1，第三转运机构500在第三物流线22和第四物流线23之间可旋转设置，即利用第三转运机构500将第三物流线22上顶盖铝壳焊接工位222上焊接后电芯转运至第四物流线23上的焊接轨迹长边辊压整形工位231。优选地，第三转运机构500为机器人，即该机器人通过机械手实现焊接电芯的转运。
根据本发明的实施例，参考图1，下料工位600设在焊接轨迹短边辊压整形工位232的下游。
根据本发明的实施例，参考图1，第四转运机构700在焊接轨迹短边辊压整形工位232和下料工位600之间可旋转设置，即利用第四转运机构700将第四物流线23上焊接轨迹短边辊压整形工位232上短边辊压整形后电芯转运至下料工位600。优选地，第四转运机构700为机器人，即该机器人通过机械手实现短边辊压整形后电芯的转运。
根据本发明实施例的锂电池入壳和顶盖焊接模块，通过在第二物流线上设置电芯入壳工位，在第三物流线上设置顶盖压装入壳工位和顶盖铝壳焊接工位，即在顶盖铝壳焊接工位实现铝壳顶盖的焊接，即将入壳焊接和顶盖焊接糅合在顶盖铝壳焊接工位，相较于传统的双机台(入壳预焊机+顶盖焊接机)或三机台(入壳机+预焊机+顶盖焊接机)，本申请的焊接模块简化了设备工艺，减少产品的生产工序，有效降低了产品的制程风险；同时各物流线之间采用转运机构进行对接，结构紧凑，提高了厂房的空间利用率；另外减少了操作人员的投入，降低了生产制造的人力成本，并且设备机构数量简化，提高了设备的调试及维护效率。
进一步地，参考图2，上述焊接模块进一步包括：绝缘电阻测试工位212、第一不良品带800、台阶检测工位223、第二不良品带900、焊后外观检测工位1000和第三不良品带1100。
根据本发明的实施例，参考图2，绝缘电阻测试工位212设在第二物流线21上且位于电芯入壳工位211的下游，即在将入壳电芯输送至第三物流线22的顶盖压装入壳工位221之前，对入壳电芯的绝缘性能进行测试。
根据本发明的实施例，参考图2，第一不良品带800设在第二物流线21和第三物流线22之间，并且基于绝缘电阻测试工位212的反馈，第二转运机构400将第二物流线21上入壳后的电芯转运至第一不良品带800或第三物流线22上的顶盖压装入壳工位221。具体的，通过绝缘电阻测试工位212反馈的入壳电芯的绝缘性能信息，将低于绝缘标准的入壳电芯即不良品转运至第一不良品带800，而将符合绝缘标准的入壳电芯即良品转运至顶盖压装入壳工位221。需要说明的是，入壳电芯的绝缘标准为本领域公知技术，此处不再赘述。
根据本发明的实施例，参考图2，台阶检测工位223设在第三物流线22上顶盖压装入壳工位221和顶盖铝壳焊接工位222之间，即对顶盖压装入壳后电芯的顶盖与铝壳壳口的台阶高度差检测，并且该台阶检测工位223与顶盖压装入铝壳工位221与顶盖铝壳焊接工位222共用一套移动夹具。
根据本发明的实施例，参考图2，第二不良品带900设在第三物流线22和第四物流线23之间，并且基于台阶检测工位223的反馈，第三转运机构500将第三物流线22上焊接后的电芯转运至第二不良品带900或第四物流线23。具体的，通过台阶检测工位223反馈的顶盖压装入壳后电芯的顶盖与铝壳壳口的台阶高度差检测信息，将高于高度差标准的电芯即不良品转运至第二不良品带900，而将符合高度差标准的电芯即良品转运至第四物流线23上的焊接轨迹长边辊压整形工位231。需要说明的是，顶盖压装入壳后电芯的顶盖与铝壳壳口的台阶高度差标准为本领域公知技术，此处不再赘述。
根据本发明的实施例，参考图2，焊后外观检测工位1000设在焊接轨迹短边辊压整形工位231的上游，用于对顶盖铝壳焊接工位222激光焊接完成后电芯进行外观检测。
根据本发明的实施例，参考图2，第三转运机构500在顶盖铝壳焊接工位222、焊后检测工位1000、焊接轨迹长边辊压整形工位231和第三不良品带1100之间可旋转设置，并且基于焊后外观检测工位1000的反馈，第三转运机构500将焊后检测工位1000的检测后电芯转运至第三不良品1100带或焊接轨迹长边辊压整形工位231。具体的，通过焊后外观检测工位1000反馈的焊后外观检测信息，将低于焊后外观标准的电芯即不良品转运至第三不良品带1100，而将符合焊后外观标准的电芯即良品转运至第四物流线23上的焊接轨迹长边辊压整形工位231。需要说明的是，焊后外观标准为本领域公知技术，此处不再赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种锂电池入壳和顶盖焊接模块，其特征在于，包括：
第一物流线，所述第一物流线上传输包膜后电芯；
工作区，所述工作区设在所述第一物流线的下游，并且所述工作区包括：
第二物流线，所述第二物流线上设有电芯入壳工位；
第三物流线，所述第三物流线设在所述第二物流线的下游，并且所述第三物流线上设有顶盖压装入壳工位和顶盖铝壳焊接工位；
第四物流线，所述第四物流线设在所述第三物流线的下游，并且所述第四物流线上设有焊接轨迹长边辊压整形工位和焊接轨迹短边辊压整形工位；
第一转运机构，所述第一转运机构在所述第一物流线和所述电芯入壳工位之间可旋转设置；
第二转运机构，所述第二转运机构在所述第二物流线和所述顶盖压装入壳工位之间可旋转设置；
第三转运机构，所述第三转运机构在所述顶盖铝壳焊接工位和所述焊接轨迹长边辊压整形工位之间可旋转设置；
下料工位，所述下料工位设在所述焊接轨迹短边辊压整形工位的下游；
第四转运机构，所述第四转运机构在所述焊接轨迹短边辊压整形工位和所述下料工位之间可旋转设置。
2.根据权利要求1所述的焊接模块，其特征在于，进一步包括：
绝缘电阻测试工位，所述绝缘电阻测试工位设在所述第二物流线上且位于所述电芯入壳工位的下游。
3.根据权利要求2所述的焊接模块，其特征在于，进一步包括：
第一不良品带，所述第一不良品带设在所述第二物流线和所述第三物流线之间，并且基于所述绝缘电阻测试工位的反馈，所述第二转运机构将所述第二物流线上入壳后的电芯转运至所述第一不良品带或所述顶盖压装入壳工位。
4.根据权利要求1所述的焊接模块，其特征在于，进一步包括：
台阶检测工位，所述台阶检测工位设在所述第三物流线上顶盖压装入壳工位和所述顶盖铝壳焊接工位之间。
5.根据权利要求4所述的焊接模块，其特征在于，进一步包括：
第二不良品带，所述第二不良品带设在所述第三物流线和所述第四物流线之间，并且基于所述台阶检测工位的反馈，所述第三转运机构将所述第三物流线上焊接后的电芯转运至所述第二不良品带或所述第四物流线。
6.根据权利要求1所述的焊接模块，其特征在于，进一步包括：
焊后外观检测工位，所述焊后外观检测工位设在所述焊接轨迹短边辊压整形工位的上游；
第三不良品带，所述第三转运机构在所述顶盖铝壳焊接工位、所述焊后检测工位、所述焊接轨迹长边辊压整形工位和所述第三不良品带之间可旋转设置，并且基于所述焊后外观检测工位的反馈，所述第三转运机构将所述焊后检测工位的检测后电芯转运至所述第三不良品带或所述焊接轨迹长边辊压整形工位。
7.根据权利要求1所述的焊接模块，其特征在于，所述第二物流线和所述第三物流线分布在一条直线上。
8.根据权利要求1-7所述的焊接模块，其特征在于，包括两个所述工作区，所述两个工作区对称分布。
9.根据权利要求8所述的焊接模块，其特征在于，所述第一物流线设在所述两个工作区上游的中间区域。
10.根据权利要求8所述的焊接模块，其特征在于，所述下料工位设在所述两个工作区下游的中间区域。
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