CN117583787B - 一种锂电池Pack极片焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锂电池Pack极片焊接装置，主要涉及锂电池Pack领域。一种锂电池Pack极片焊接装置，包括输送带机构、定位机构、上料机构以及焊接机构，上料机构设置在输送带机构上游，定位机构设置在输送带机构中部两侧，焊接机构设置在输送带机构中部上方，定位机构包括设置在输送架两侧的定位架，至少一个所述定位滑轨的一侧设置定位同步带机构，所述定位滑轨上滑动设置压紧架，上料机构包括顶吊架，上料滑轨一侧设置上料同步带机构，上料滑轨上滑动设置伸展臂，伸展臂底部设置吸盘组，焊接机构包括焊接架以及焊接机械手。本发明的有益效果在于：本发明适用多种规格的电池包Pack用极片焊接工序，提高电池包Pack的焊接效率，降低生产成本。

Description

一种锂电池Pack极片焊接装置

技术领域

本发明主要涉及锂电池Pack领域，具体是一种锂电池Pack极片焊接装置。

背景技术

锂电池Pack是动力电池系统生产、设计应用的关键，是连接上游电芯生产和下游整车的应用核心环节，在完成电芯的组装后，需要对电芯进行串并联焊接，以调整电池的容量以及充放电性能。其中电池包具有触点单面布置抑制触点双面交错布置的方式，通过极片将触点进行焊接连接，可以完成电池包的最终Pack工序。

电池包极片焊接工序需要采用模块化设计，既可以连接前后的生产线使用，也可以在产能发生扰动、产线检修时承接手动的上料作为单独的模块使用。目前的锂电池Pack极片焊接生产线多是针对单一锂电池规格进行设计的，即便当做单独的模块使用，也仅能够对该规格的锂电池包进行焊接。而一般主机厂所承接锂电池规格较多，在小批量的定制规格产品中，很难针对性的设计Pack生产线，该种小批量的产品通常是半自动半人工的Pack，此时如果极片焊接工序能够满足不同规格电池包的焊接需求，将会极大的提高小批量特殊规格电池包的焊接效率，降低整体的加工成本。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种锂电池Pack极片焊接装置，它能够适用多种规格的电池包Pack用极片焊接工序，提高电池包Pack的焊接效率，降低生产成本。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种锂电池Pack极片焊接装置，包括输送带机构、定位机构、上料机构以及焊接机构，所述上料机构设置在输送带机构上游，所述定位机构设置在输送带机构中部两侧，所述焊接机构设置在输送带机构中部上方，所述输送带机构包括输送架以及同步带，所述输送架两端具有同步带轮，所述同步带张紧在同步带轮之间，其中一个同步带轮上安装有伺服电机；所述定位机构包括设置在输送架两侧的定位架，所述定位架上设置定位滑轨，至少一个所述定位滑轨的一侧设置定位同步带机构，两个所述定位滑轨上滑动设置压紧架，所述压紧架横跨在输送带机构上方，所述压紧架包括与定位滑轨滑动设置的套筒座，所述套筒座内滑动设置压紧板，所述压紧板上设置若干焊接口，所述套筒座上设置升降缸，所述升降缸的活塞杆前端与压紧板底部相连接；所述上料机构包括顶吊架，所述顶吊架上设置与同步带输送方向垂直的上料滑轨，所述上料滑轨一侧设置上料同步带机构，所述上料滑轨上滑动设置伸展臂，所述伸展臂底部设置吸盘组，所述上料机构下游的输送架两侧设置限位缸，所述限位缸的活塞杆前端设置限位板，所述焊接机构包括焊接架以及焊接机械手，所述焊接架横跨在输送架上方，所述焊接机械手设置在焊接架下方，所述焊接机械手下方的输送架或者定位架上设置定位传感器。

所述同步架顶部具有承载板，所述同步带包括两侧的齿牙带以及中部的平面部，所述同步带的平面部底面与承载板相接触，所述同步带轮具有两对，两对所述同步带轮分别设置在同步架两端的两侧，其中同一端的同步带轮同轴设置。

所述限位缸为两段伸展的侧边气缸，所述限位板为横板以及纵板组成的“L”型结构，所述限位板的横板上设置接触传感器，当对电池包进行限位时，所述限位缸进行一级伸展，横板对电池包进行阻挡，随后限位缸进行二级伸展，纵板对电池包进行夹紧。

所述压紧板底面具有若干限位边组成的方形框，所述方形框与电池包顶面相适应。

所述焊接架外侧设置防护罩，所述防护罩内具有若干负压吸风口。

所述吸盘组包括吸盘架以及若干列吸盘，每列所述吸盘针对一片极片进行吸附。

所述上料机构下方一侧设置上料台，所述上料台上定位设置料仓，所述料仓内设置若干与吸盘列数对应的料槽。

对比现有技术，本发明的有益效果是：

本发明通过定位机构对电池包进行限位，并通过与输送带机构的同步运动，使极片固定在电芯触点上后被同步输送到焊接位置，通过焊接机械手完成最终的焊接。该种方式能够适应不同规格的电池包焊接作业，可以适用多种规格的小批量电池包的Pack作业，极大的提高了小批量产品的Pack加工效率。

通过吸盘组的上料结构，可以使极片能够稳定的被转运到电池包的触点上，并被压紧板稳定压合。在进行焊接时，通过压紧板上的焊接口可以完成极片与触点的焊接，通过简单的结构就完成了锂电池的Pack作业，加工效率极高。

附图说明

附图1是本发明第一立体视角结构示意图；

附图2是本发明第二立体视角结构示意图；

附图3是本发明主视结构示意图；

附图4是本发明压紧架区域结构示意图；

附图5是本发明A部局部放大结构示意图；

附图6是本发明B部局部放大结构示意图。

附图中所示标号：1、输送带机构；2、定位机构；3、上料机构；4、焊接机构；5、压紧架；6、限位缸；7、上料台；11、输送架；12、同步带；21、定位架；22、定位滑轨；23、定位同步带机构；31、顶吊架；32、上料滑轨；33、上料同步带机构；34、伸展臂；35、吸盘组；41、焊接架；42、焊接机械手；43、防护罩；51、套筒座；52、压紧板；53、升降缸；54、方形框；61、限位板；71、料仓；72、料槽。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1-6所示，本发明所述一种锂电池Pack极片焊接装置，包括输送带机构1、定位机构2、上料机构3以及焊接机构4，输送带机构1连接上续的理料整装工序，并将焊接完成的电池包输送到后续的检验以及包装工序。所述上料机构3设置在输送带机构1上游，用于对极片进行夹取，并将其转运到电池包的触点上进行放置。所述定位机构2设置在输送带机构1中部两侧，定位机构2用于对极片压紧在电池包的触点上，并且在压紧后与输送带机构1同步运行到焊接机构4下方完成极片的焊接。所述焊接机构4设置在输送带机构1中部上方，用于对电池包的极片进行焊接。本装置中，各动作元件均受到控制器的控制，各传感器均与控制器信号连接。

所述输送带机构1包括输送架11以及同步带12，所述输送架11两端具有同步带轮，所述同步带12张紧在同步带轮之间，其中一个同步带轮上安装有伺服电机。通过伺服电机的驱动，可以使同步带12在输送架11上进行稳定精准的驱动。所述同步带12上表面作为电池包的承载输送部位，为了保证同步带12能够对电池包进行稳定的输送，所述输送架11顶部具有承载板，所述同步带12包括两侧的齿牙带以及中部的平面部，所述同步带12的平面部底面与承载板相接触。通过承载板的支撑作用可以有效的对电池包的重力进行承载。所述同步带轮具有两对，两对所述同步带轮分别设置在输送架11两端的两侧，其中同一端的同步带轮同轴设置。两对同步带轮分别与同步带12两侧的齿牙带进行啮合，通过伺服电机的驱动带动同步带12对于电池包的稳定输送。

所述定位机构2包括设置在输送架11两侧的定位架21，定位架21通过连杆延伸设置在输送架11的两侧。所述定位架21上设置定位滑轨22，定位滑轨22与同步带12的输送方向平行。至少一个所述定位滑轨22的一侧设置定位同步带机构23，定位同步带机构23采用伺服电机驱动。两个所述定位滑轨22上滑动设置压紧架5，所述压紧架5横跨在输送带机构1上方。所述压紧架5包括与定位滑轨22滑动设置的套筒座51，所述套筒座51内滑动设置压紧板52。压紧板52横跨在输送架11上方。所述套筒座51上设置升降缸53，所述升降缸53的活塞杆前端与压紧板52底部相连接。通过升降缸53的驱动，可以带动压紧板52沿着套筒座51的轴线方向进行升降作业。所述压紧板52作为将极片压紧固定在电池包上的部件。所述压紧板52上开设若干焊接口，焊接口作为极片与电芯触点焊接的通过口。其中，为了能够使压紧板52对极片进行更稳定的压紧效果，所述压紧板52底面具有若干限位边组成的方形框54，方形框54的尺寸略大于电池包顶面的尺寸，从而能够对电池包进行一定的限位，避免电池包在输送过程中发生位移进而导致极片偏移。定位机构2用于对电池包进行限位，在通过压紧板52对电池包上的极片进行压紧后，定位同步带机构23与同步带12同步运行，将电池包稳定的输送到下游焊接位置。

所述上料机构3包括顶吊架31，顶吊架31位于输送带机构1的上方，顶吊架31为顶吊在顶棚上或者龙门架结构。所述顶吊架31上安装与同步带12输送方向垂直的上料滑轨32，所述上料滑轨32一侧设置上料同步带机构33，上料同步带机构33采用伺服电机驱动。所述上料滑轨32上滑动设置伸展臂34，所述伸展臂34底部设置吸盘组35，通过上料同步带机构33的驱动，可以使伸展臂34带动吸盘组35沿着上料滑轨32稳定且精准的位移，完成极片的抓取与定位放置。所述伸展臂34包括固定臂与伸缩臂，固定臂与伸缩臂之间安装有电推杆，通过电推杆可以带动吸盘组35进行精确的升降。所述吸盘组35包括吸盘架以及若干列吸盘，每列所述吸盘针对一片极片进行吸附。通过吸盘组35的吸附作用，可以将一片片的极片吸附转移到电池包的触点上进行放置。更为具体的，为了使得极片能够被吸盘组35进行定点抓取，极片应当定位放置。本实施方式中所述上料机构3下方一侧设置上料台7，所述上料台7上具有定位槽，定位槽内放置料仓71，从而对料仓71的位置进行定位。所述料仓71内具有若干与吸盘列数对应的料槽72，极片即叠加放置在料槽72内。在吸盘组35对极片进行抓取时，吸盘组35移动到料仓71上方，通过伸展臂34的伸展对极片进行吸附，进而完成极片的抓取。

更为具体的，为了使电池包能够停止在极片的放置位置处，需要对电池包的输送进行精准的定位。因此在所述上料机构3下游的输送架11两侧安装限位缸6，所述限位缸6为两段伸展的气缸。所述限位缸6的活塞杆前端设置限位板61，限位板61用于对电池包进行定位。具体的，所述限位板61为横板以及纵板组成的“L”型结构，两个限位板61对称设置。所述限位板61的横板上设置接触传感器，当对电池包进行限位时，所述限位缸6进行一级伸展，横板对电池包进行阻挡，电池包触发接触传感器，同步带12此时停止运行使电池包停止。随后限位缸6进行二级伸展，纵板对电池包进行夹紧，完成电池包的前后左右方向的定位。

进一步的，所述限位缸6为侧边气缸，侧边气缸可以减少更多的行程空间，避免限位缸6与压紧架5发生干涉，进而可以减少压紧架5的跨度，降低设备的整体宽度。

所述焊接机构4包括焊接架41以及焊接机械手42，所述焊接架41横跨在输送架11上方，所述焊接机械手42设置在焊接架41下方，所述焊接机械手42下方的输送架11或者定位架21上设置定位传感器。该定位传感器由压紧架5触发，当触发该定位传感器后，证明电池包输送到位，此时同步带12以及定位同步带机构23停止运行，将待焊接的电池包停止在焊接位置处。焊接机械手42对输送到其下方的电池包进行焊接，将极片与电芯的触点焊接在一起。焊接完成后，将压紧板52提起，同步带12继续将焊接完成的电池包向下游输送，而定位同步带机构23带动压紧架5反向移动，继续对下一电池包进行压紧输送。

进一步的，所述焊接架41外侧设置亚格力材质或者玻璃材质的防护罩43，所述防护罩43内具有若干负压吸风口。防护罩可以对焊接动作进行防护，同时负压吸风机构可以将焊接产生的烟雾去除，保障焊接工序的顺利进行。

具体的，利用上述结构对电池包的极片进行焊接操作时，各部分的运行程式如下：

S1：首先输送带机构1将电池包自上游输送到上料机构3下方，此时限位缸6处于一级伸展状态，电池包触发限位板61上的接触传感器后，输送带机构1停止，随后限位缸6二级伸展将电池包夹紧；

S2：随后伸展臂34伸展利用吸盘组35将极片吸取，在上料同步带机构33的驱动下移动到电池包上方，并利用伸展臂34的伸展动作将极片放置在电池包的电芯触点上；

S3：随后定位同步带机构23带动压紧架5移动到电池包上方，升降缸53收缩带动压紧板52将极片压紧在电池包上，随后定位同步带机构23与输送带机构1同步向下游移动，直至触发定位传感器后同时停止，此时电池包停止在焊接机构4的正下方；

S4：随后通过焊接机械手42透过焊接口将极片与电池包电芯的触点进行焊接，焊接完成后升降缸53带动压紧架5上升，利用输送带机构1将电池包输送到下游工序。

更进一步的，在另一种实施方式中，所述输送带机构1可以采用两段式结构，其中前段输送带机构与后段输送带机构的交接点位于上料机构3与焊接机构4之间，定位机构2则位于前段输送带后侧以及后段输送带机构前侧。前段输送带机构与后段输送带机构独立运行，则在上料机构3处的限位缸6将电池包定位后，后段输送带机构仍然可以与定位机构2配合完成电池包的焊接定位以及后续的转运，两者之间不发生干涉，能够更好的提高整体加工效率。

更进一步的，在另一种实施方式中，在输送带机构1的下游可安装翻转机构，用于将电池包进行翻转，进而将电池包翻转，使触点两面交替排列的电池包能够将底部触点暴露，然后输送带机构可调头重新通过上料机构3，重新完成该面的极片安放操作，同时增加另外一套限位缸6、定位机构2以及焊接机构4，完成最终的电池包Pack焊接作业。

Claims (6)

1.一种锂电池Pack极片焊接装置，包括输送带机构（1）、定位机构（2）、上料机构（3）以及焊接机构（4），其特征在于：所述上料机构（3）设置在输送带机构（1）上游，所述定位机构（2）设置在输送带机构（1）中部两侧，所述焊接机构（4）设置在输送带机构（1）中部上方，所述输送带机构（1）包括输送架（11）以及同步带（12），所述输送架（11）两端具有同步带轮，所述同步带（12）张紧在同步带轮之间，其中一个同步带轮上安装有伺服电机；所述定位机构（2）包括设置在输送架（11）两侧的定位架（21），所述定位架（21）上设置定位滑轨（22），至少一个所述定位滑轨（22）的一侧设置定位同步带机构（23），两个所述定位滑轨（22）上滑动设置压紧架（5），所述压紧架（5）横跨在输送带机构（1）上方，所述压紧架（5）包括与定位滑轨（22）滑动设置的套筒座（51），所述套筒座（51）内滑动设置压紧板（52），所述压紧板（52）上设置若干焊接口，所述套筒座（51）上设置升降缸（53），所述升降缸（53）的活塞杆前端与压紧板（52）底部相连接；所述上料机构（3）包括顶吊架（31），所述顶吊架（31）上设置与同步带（12）输送方向垂直的上料滑轨（32），所述上料滑轨（32）一侧设置上料同步带机构（33），所述上料滑轨（32）上滑动设置伸展臂（34），所述伸展臂（34）底部设置吸盘组（35），所述上料机构（3）下游的输送架（11）两侧设置限位缸（6），所述限位缸（6）的活塞杆前端设置限位板（61），所述限位缸（6）为两段伸展的侧边气缸，所述限位板（61）为横板以及纵板组成的“L”型结构，所述限位板（61）的横板上设置接触传感器，当对电池包进行限位时，所述限位缸（6）进行一级伸展，横板对电池包进行阻挡，随后限位缸（6）进行二级伸展，纵板对电池包进行夹紧；所述焊接机构（4）包括焊接架（41）以及焊接机械手（42），所述焊接架（41）横跨在输送架（11）上方，所述焊接机械手（42）设置在焊接架（41）下方，所述焊接机械手（42）下方的输送架（11）或者定位架（21）上设置定位传感器；

对电池包的极片进行焊接操作时，各部分的运行程式如下：

S1：首先输送带机构（1）将电池包自上游输送到上料机构（3）下方，此时限位缸（6）处于一级伸展状态，电池包触发限位板（61）上的接触传感器后，输送带机构（1）停止，随后限位缸（6）二级伸展将电池包夹紧；

S2：随后伸展臂（34）伸展利用吸盘组（35）将极片吸取，在上料同步带机构（33）的驱动下移动到电池包上方，并利用伸展臂（34）的伸展动作将极片放置在电池包的电芯触点上；

S3：随后定位同步带机构（23）带动压紧架（5）移动到电池包上方，升降缸（53）收缩带动压紧板（52）将极片压紧在电池包上，随后定位同步带机构（23）与输送带机构（1）同步向下游移动，直至触发定位传感器后同时停止，此时电池包停止在焊接机构（4）的正下方；

S4：随后通过焊接机械手（42）透过焊接口将极片与电池包电芯的触点进行焊接，焊接完成后升降缸（53）带动压紧架（5）上升，利用输送带机构（1）将电池包输送到下游工序。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池Pack极片焊接装置，其特征在于：所述输送架（11）顶部具有承载板，所述同步带（12）包括两侧的齿牙带以及中部的平面部，所述同步带（12）的平面部底面与承载板相接触，所述同步带轮具有两对，两对所述同步带轮分别设置在输送架（11）两端的两侧，其中同一端的同步带轮同轴设置。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池Pack极片焊接装置，其特征在于：所述压紧板（52）底面具有若干限位边组成的方形框（54），所述方形框（54）与电池包顶面相适应。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池Pack极片焊接装置，其特征在于：所述焊接架（41）外侧设置防护罩（43），所述防护罩（43）内具有若干负压吸风口。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池Pack极片焊接装置，其特征在于：所述吸盘组（35）包括吸盘架以及若干列吸盘，每列所述吸盘针对一片极片进行吸附。

6.根据权利要求5所述的一种锂电池Pack极片焊接装置，其特征在于：所述上料机构（3）下方一侧设置上料台（7），所述上料台（7）上定位设置料仓（71），所述料仓（71）内设置若干与吸盘列数对应的料槽（72）。