CN204867795U - 自动超声波极耳包覆焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自动超声波极耳包覆焊接设备，包括备料机构、极耳定位机构、极耳U形折弯机构、中转双联机械手、焊接取料机械手和超声波焊接机构，所述中转双联机械手包括将极耳从备料机构转移到极耳定位机构的第一取料臂和将定位好的极耳从极耳定位机构转移到极耳U形折弯机构的第二取料臂，所述焊接取料机械手将折弯成U形的极耳从极耳U形折弯机构送至焊接处与电芯的电极包覆对接，所述超声波焊接机构完成极耳与电芯电极的焊接。通过设置极耳U形折弯机构使得采用极耳包覆焊接工艺可以实现自动化生产，提高了极耳焊接的效率，同时，相比叠片工艺，生产成本更低，通过采用包覆焊接的形式，增加了极耳的强度，提高了电芯的放电能力。

Description

自动超声波极耳包覆焊接设备

技术领域

本实用新型涉及锂电池制造领域中的极耳焊接装置，具体是一种自动超声波极耳包覆焊接设备。

背景技术

大容量锂离子电池一般具有多个电芯，根据设计不同，电芯的数量也不同，动力电池要求很高的输出功率，电池工作时内部电流较大，为了能向外传递大的能力，以及增加极耳的强度，需要在极耳焊接时采用新的工艺，以适应动力电池的多极耳卷绕工艺。目前动力电池极耳焊接大多采用叠片工艺，此工艺制作成本相对较高，并且粉尘较大，对工作环境造成污染，危害操作人员的健康。目前极耳焊接也有采用极耳包覆焊接的方式，但该方式还是采用手动焊接，劳动量较大，生产效率较低。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种工艺制作成本相对较低，生产效率高，粉尘较少的自动超声波极耳包覆焊接设备。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种自动超声波极耳包覆焊接设备，包括备料机构、极耳定位机构、极耳U形折弯机构、中转双联机械手、焊接取料机械手和超声波焊接机构，所述中转双联机械手包括将极耳从备料机构转移到极耳定位机构的第一取料臂和将定位好的极耳从极耳定位机构转移到极耳U形折弯机构的第二取料臂，所述焊接取料机械手将折弯成U形的极耳从极耳U形折弯机构送至焊接处与电芯的电极包覆对接，所述超声波焊接机构完成极耳与电芯电极的焊接。

优选地，所述备料机构包括料槽、料槽底座、料槽限位块、料槽支座、位移气缸、第一直线滑轨、托料丝杆和直线马达，所述料槽放置于料槽限位块内，所述料槽底部设置有一可上下移动的极耳托块，所述托料丝杆的上端抵于料槽底部的极耳托块的下端，所述直线马达驱动托料丝杆升降，同时带动极耳托块升降送料，所述料槽支座的上端设有用于检测极耳位置的料位感应器，所述料槽限位块位于料槽底座上，所述料槽底座位于料槽支座上，所述料槽支座上设有位移气缸和第一直线滑轨，所述位移气缸驱动料槽底座在第一直线滑轨上左右移动，所述料槽为两组，当一组在设备中备料时，另一组可由人工取下外装极耳，通过位移气缸控制料槽底座在第一直线滑轨上移动进行料槽的切换。

优选地，所述极耳定位机构包括定位托板和设置在定位托板上的侧面定位气缸、侧面定位块、底面定位气缸、底面定位块和整形限位块，所述侧面定位气缸控制侧面定位块将转移到定位托板上的极耳压到整形限位块对极耳的侧面进行定位，所述底面定位气缸控制底面定位块将极耳压到整形限位块对极耳的底面进行定位。

优选地，所述极耳U形折弯机构包括第二直线滑轨、折弯凹模、凹模气缸、折弯凸模和凸模气缸，所述凹模气缸与凸模气缸分别位于第二直线滑轨的两侧，所述折弯凸模与折弯凹模位于凹模气缸和凸模气缸之间，所述折弯凹模与凹模气缸相连，所述折弯凸模与凸模气缸相连，所述折弯凹模上设有U形槽，所述折弯凸模上设有凸片，所述折弯凸模上方设有折弯定位块，凸模气缸控制折弯凸模上的凸片将极耳压入由凹模气缸控制的折弯凹模的凹槽内形成具有U形的极耳。

优选地，所述中转双联机械手还包括中转机械手托板、中转机械手基座、中转机械手支座、下压气缸、旋转马达、中转马达和中转同步轮，所述中转机械手托板固定于下压气缸上，可由下压气缸控制上下移动，所述第一取料臂和第二取料臂位于中转机械手托板上，所述第一取料臂和第二取料臂上均设有吸盘，所述吸盘由下压气缸控制下移时吸取极耳，所述第二取料臂通过旋转座与旋转马达相连，所述第二取料臂在取料到极耳U形折弯机构时可由旋转马达控制旋转一定角度，以保证折弯精度，前述下压气缸固定于中转机械手基座，所述中转机械手基座位于中转机械手支座上，所述中转机械手支座上设有第三直线滑轨，该第三直线滑轨包括平行对应设置的两条滑轨，所述两滑轨之间设有第三滚珠丝杆，所述第三滚珠丝杆由中转马达通过中转同步轮控制带动中转机械手基座在第三直线滑轨上移动。

优选地，焊接取料机械手包括取料机械手支座、取料机械手基座、取料马达、取料同步轮、手指气缸、极耳夹、升降气缸、第一支撑板、第二支撑板、行程调整气缸、前后位移滑块和前后位移气缸，所述前后位移气缸驱动前后位移滑块前后滑动，所述第一支撑板固定于前后位移滑块上，所述升降气缸安装于第一支撑板上，并随第一支撑板前后移动，所述升降气缸驱动第二支撑板上下移动，所述手指气缸固定于第二支撑板上，所述极耳夹由手指气缸驱动，所述第一支撑板位于升降气缸背后设有用于调节升降气缸行程的行程调节气缸，前述前后位移气缸固定于取料机械手基座，所述取料机械手基座位于取料机械手支座上，所述取料机械手支座上设有第四直线滑轨，所述第四直线滑轨包括平行对应设置的两条滑轨，所述第四直线滑轨的中间设有第四滚珠丝杆，所述第四滚珠丝杆由取料马达通过取料同步轮驱动转动，所述取料机械手基座可由第四滚珠丝杆带动在第四直线滑轨上移动。

优选地，所述超声波焊接机构包括超声波焊机、焊机基板、焊机支座、挡尘板、吸尘罩和电芯感应器，所述超声波焊机固定在焊机支座的焊接基板上，所述超声波焊机焊头的一端设置有用于焊接时防止粉尘进入电芯的挡尘板和吸尘罩，所述电芯感应器位于超声波焊机焊头一端的下方。

优选地，所述备料机构、极耳定位机构、极耳折弯机构、中转双联机械手、焊接取料机械手和超声波焊接机构均安装于焊接基座上，所述备料机构、极耳定位机构、极耳U形折弯机构和超声波焊接机构依次排列，所述中转双联机械手位于极耳定位机构的右侧，所述焊接取料机械手位于中转双联机械手的前端，所述焊接基座通过调节螺丝可调式安装于调节底板上。

优选地，所述升降气缸具有三个行程，第一个为取极耳的上限位，第二个为与电芯电极包覆对接位，第三个为极耳焊接位，所述行程由行程调节气缸控制。

优选地，所述U形极耳与电芯对接时，极耳的U形段将电芯的负极铜箔或正极铝箔包覆起来。

本实用新型与现有技术相比具有明显的有益效果，具体而言：1.通过设置中转双联机械手将备料机构、极耳定位机构、极耳U形折弯机构、焊接取料机械手和焊接机构集合到同一设备台上，提高了极耳的自动化焊接程度；2.设置极耳U形折弯机构使得采用极耳包覆焊接工艺可以实现自动化生产，提高了极耳焊接的效率，同时，相比叠片工艺，采用极耳包覆焊接工艺的制作成本更低；3.通过采用包覆焊接的形式，增加了极耳的强度，提高了电芯的放电能力；4.在设备中设置有挡尘板和吸尘罩，在超声波焊机对极耳进行焊接时，挡尘板可有效防止粉尘进入到电芯内，吸尘罩可将粉尘吸存起来，防止粉尘漂浮到工作环境中，既保证了焊接质量也达到了保护环境和工作人员健康的目的；5.焊接设备可调式安装于调节底板上，通过调节螺丝可方便的调节焊接设备的位置，能适应不同类型的电芯极耳的焊接。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型作进一步详细说明：

附图说明

图1是本实用新型之实施例的总体结构图；

图2是本实用新型之实施例的备料机构放大立体图；

图3是本实用新型之实施例的极耳定位机构放大立体图；

图4是本实用新型之实施例的极耳U形折弯机构放大立体图；

图5是本实用新型之实施例的中转双联机械手放大立体图；

图6是本实用新型之实施例的焊接取料机械手放大立体图；

图7是本实用新型之实施例的超声波焊接机构放大立体图；

图8是本实用新型之实施例的极耳包覆结构示意图。

附图标识说明：

1、调节板，2、焊接基座，3、调节螺丝；

10、备料机构，11、料槽，12、料槽限位块，

13、极耳托块，14、托料丝杆，15、直线马达，

16、料槽底座，17、位移气缸，18、料槽支座，

181、第一直线滑轨，182、料位感应器；

20、极耳定位机构，21、定位托板，22、侧面定位气缸，

23、侧面定位块，24、底面定位气缸，25、底面定位块

26、整形限位块；

30、极耳U形折弯机构，31、第二直线滑轨，32、凹模气缸，

33、折弯凹模，34、折弯凸模，35、凸模气缸，

36、折弯定位块，37、U形凹槽，38、凸片；

40、中转双联机械手，41、中转机械手托板，42、下压气缸，

43、第一取料臂，44、第二取料臂，441、旋转马达，

442、旋转座，45、吸盘，46、中转机械手基座，

47、中转机械手支座，471、第三直线滑轨，472、第三滚珠丝杆，

48、中转马达，49、中转同步轮；

50、焊接取料机械手，51、前后位移气缸，511、前后位移滑块，

512、第一支撑板，52、升降气缸，521第二支撑板，

53、手指气缸，531、极耳夹，54、行程调节气缸，

55、取料机械手基座，56、取料机械手支座，561第四直线滑轨，

562、第四滚珠丝杆，57、取料马达，58、取料同步轮；

60、超声波焊接机构，61、超声波焊机，611、焊头，

62、焊机支座，63、焊机基板，64、挡尘板，

65、吸尘罩，66、电芯感应器；

70、转盘夹具机构，71、电芯，72、U形极耳。

具体实施方式

首先请参照图1所示，一种自动超声波极耳包覆焊接设备，包括备料机构10、极耳定位机构20、极耳U形折弯机构30、中转双联机械手40、焊接取料机械手50和超声波焊接机构60，所述备料机构10、极耳定位机构20、极耳U形折弯机构30和超声波焊接机构60依次排列，所述中转双联机械手40位于极耳定位机构20的右侧，所述焊接取料机械手50位于中转双联机械手40的前端，所述焊接基座2通过调节螺丝3可调式安装于调节底板1上。

如图2所示，所述备料机构10包括料槽11、料槽底座16、料槽限位块12、料槽支座18、位移气缸17、第一直线滑轨181、托料丝杆14和直线马达15，所述料槽11放置于料槽限位块12内，所述料槽11底部设置有一可上下移动的极耳托块13，极耳放置于所述极耳托块13上，所述直线马达15的上端抵于料槽11底部的极耳托块13的下端，所述直线马达14驱动托料丝杆14升降，同时带动极耳托块13升降送料，所述料槽支座18的上端设有用于检测极耳位置的料位感应器182，所述料槽限位块12位于料槽底座16上，所述料槽底座16位于料槽支座18上，所述料槽支座18上设有位移气缸17和第一直线滑轨181，所述位移气缸17驱动料槽底座16在第一直线滑轨181上左右移动，所述料槽11为两组，当一组在设备中备料时，另一组可由人工取下外装极耳，通过位移气缸17控制料槽底座16在第一直线滑轨181上移动进行料槽11的切换。

如图3所示，所述极耳定位机构20包括定位托板21和设置在定位托板21上的侧面定位气缸22、侧面定位块23、底面定位气缸24、底面定位块25和整形限位块26，所述侧面定位气缸22控制侧面定位块23将转移到定位托板21上的极耳压到整形限位块26对极耳的侧面进行定位，所述底面定位气缸24控制底面定位块25将极耳压到整形限位块26对极耳的底面进行定位。

如图4所示，所述极耳U形折弯机构30包括第二直线滑轨31、折弯凹模33、凹模气缸32、折弯凸模34和凸模气缸35，所述凹模气缸32与凸模气缸35分别位于第二直线滑轨31的两侧，所述折弯凸模34与折弯凹模33位于凹模气缸32和凸模气缸35之间，所述折弯凹模33与凹模气缸32相连，所述折弯凸模34与凸模气缸35相连，所述折弯凹模33上设有U形槽37，所述折弯凸模34上设有凸片38，所述折弯凸模34上方设有折弯定位块36，凸模气缸35控制折弯凸模34上的凸片38将极耳压入由凹模气缸32控制的折弯凹模33的凹槽37内形成具有U形的极耳。

如图5所示，所述中转双联机械手40包括第一取料臂43、第二取料臂44、中转机械手托板41、中转机械手基座46、中转机械手支座47、下压气缸42、旋转马达441、中转马达48和中转同步轮49，所述中转机械手托板41固定于下压气缸42上，可由下压气缸42控制上下移动，所述第一取料臂43和第二取料臂44位于中转机械手托板41上，所述第一取料臂43和第二取料臂44上均设有吸盘45，所述吸盘45由下压气缸42控制下移时吸取极耳，所述第二取料臂44通过旋转座442与旋转马达441相连，所述第二取料臂44在取料到极耳U形折弯机构30时可由旋转马达441控制旋转一定角度，以保证极耳U形折弯的精度，前述下压气缸42固定于中转机械手基座46，所述中转机械手基座46位于中转机械手支座47上，所述中转机械手支座47上设有第三直线滑轨471，该第三直线滑轨471包括平行对应设置的两条滑轨，所述两滑轨之间设有第三滚珠丝杆472，所述第三滚珠丝杆472由中转马达48通过中转同步轮49控制带动中转机械手基座46在第三直线滑轨471上移动。

如图6所示，焊接取料机械手50包括取料机械手支座56、取料机械手基座55、取料马达57、取料同步轮58、手指气缸53、极耳夹531、升降气缸52、第一支撑板512、第二支撑板522、行程调节气缸54、前后位移滑块511和前后位移气缸51，所述前后位移气缸51驱动前后位移滑块511前后滑动，所述第一支撑板512固定于前后位移滑块511上，所述升降气缸52安装于第一支撑板512上，并随第一支撑板512前后移动，所述升降气缸52驱动第二支撑板522上下移动，所述手指气缸53固定于第二支撑板522上，所述极耳夹531由手指气缸53驱动，所述第一支撑板512位于升降气缸52背后设有用于调节升降气缸52行程的行程调节气缸54，前述前后位移气缸51固定于取料机械手基座55上，所述取料机械手基座55位于取料机械手支座56上，所述取料机械手支座56上设有第四直线滑轨561，所述第四直线滑轨561包括平行对应设置的两条滑轨，所述第四直线滑轨561的中间设有第四滚珠丝杆562，所述第四滚珠丝杆562由取料马达57通过取料同步轮58驱动转动，所述取料机械手基座55由第四滚珠丝杆562带动在第四直线滑轨561上移动。所述升降气缸52具有三个行程，第一个为取极耳的上限位，第二个为与电芯电极包覆对接位，第三个为极耳焊接位，所述行程由行程调节气缸54控制。

如图7所示，所述超声波焊接机构60包括超声波焊机61、焊机基板63、焊机支座62、挡尘板64、吸尘罩65和电芯感应器66，所述超声波焊机61固定在焊机支座62的焊机基板63上，所述超声波焊机61焊头611的一端设置有用于焊接时防止粉尘进入电芯的挡尘板64和吸尘罩65，所述电芯感应器66位于超声波焊机61焊头611一端的下方。

如图8所示，所述U形极耳73与电芯71对接时，极耳的U形段将电芯71的电极72(负极铜箔或正极铝箔)包覆起来。

本实用新型的超声波极耳包覆焊接设备工作过程如下：

将极耳填装到料槽11的极耳托块13上，由直线马达15驱动托料丝杆14升降带动极耳托块13上的极耳升降送料，并由料槽支座18上的料位感应器182及有关的控制系统控制极耳的上升高度，中转双联机械手40的第一取料臂43通过下压从备料机构10吸取极耳送至极耳定位机构20进行定位，同时中转双联机械手40的第二取料臂44从极耳定位机构20吸取定位好的极耳送至极耳U形折弯机构30折弯成U形极耳73，焊接取料机械手50从极耳U形折弯机构30夹取U形极耳73送至焊接处，与转盘夹具机构70上的电芯71的电极72包覆对接，超声波焊接机构60上焊头611对包覆起来的极耳和电芯的电极进行焊接，同时，焊头一端的挡尘板64和吸尘罩65开始工作，防止粉尘进入电芯主体。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，故凡是依据本实用新型的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种自动超声波极耳包覆焊接设备，其特征在于：包括备料机构、极耳定位机构、极耳U形折弯机构、中转双联机械手、焊接取料机械手和超声波焊接机构，所述中转双联机械手包括将极耳从备料机构转移到极耳定位机构的第一取料臂和将定位好的极耳从极耳定位机构转移到极耳U形折弯机构的第二取料臂，所述焊接取料机械手将折弯成U形的极耳从极耳U形折弯机构送至焊接处与电芯的电极包覆对接，所述超声波焊接机构完成极耳与电芯电极的焊接。

2.根据权利要求1所述的自动超声波极耳包覆焊接设备，其特征在于：所述备料机构包括料槽支座、料槽、料槽底座、料槽限位板、位移气缸、第一直线滑轨、托料丝杆和直线马达，所述料槽放置于料槽限位块内，所述料槽底部设有一可上下移动的极耳托块，所述托料丝杆的上端抵于料槽底部的极耳托块的下端，所述直线马达驱动托料丝杆升降，同时带动极耳托块升降送料，所述料槽限位块固定于料槽底座上，所述料槽底座位于料槽支座上，所述料槽支座上设有位移气缸和第一直线滑轨，所述位移气缸驱动料槽底座在第一直线滑轨上左右移动。

3.根据权利要求1所述的自动超声波极耳包覆焊接设备，其特征在于：所述极耳定位机构包括定位托板和设置于定位托板上的侧面定位气缸、侧面定位块、底面定位气缸、底面定位块和整形限位块，所述侧面定位气缸控制侧面定位块将送到定位托板上的极耳推到整形限位块对极耳的侧面进行定位，所述底面定位气缸控制底面定位块将极耳推到整形限位块对极耳的底面进行定位。

4.根据权利要求1所述的自动超声波极耳包覆焊接设备，其特征在于：所述极耳U形折弯机构包括第二直线滑轨、折弯凹模、凹模气缸、折弯凸模和凸模气缸，所述凹模气缸与凸模气缸分别位于第二直线滑轨的两侧，所述折弯凸模与折弯凹模位于凹模气缸和凸模气缸之间，所述折弯凹模与凹模气缸相连，所述折弯凸模与凸模气缸相连，所述折弯凹模上设有U形凹槽，所述折弯凸模上设有凸片，所述折弯凸模上方设有折弯定位块，凸模气缸控制折弯凸模上的凸片将极耳压入由凹模气缸控制的折弯凹模的凹槽内形成具有U形的极耳。

5.根据权利要求1所述的自动超声波极耳包覆焊接设备，其特征在于：所述中转双联机械手还包括中转机械手托板、中转机械手基座、中转机械手支座、下压气缸、旋转马达、中转马达和中转同步轮，所述下压气缸驱动中转机械手托板上下移动，所述第一取料臂和第二取料臂位于中转机械手托板上，所述第一取料臂和第二取料臂上均设有吸盘，所述吸盘由下压气缸控制下移时吸取极耳，所述第二取料臂通过旋转座与旋转马达相连，前述下压气缸固定于中转机械手基座，所述中转机械手基座位于中转机械手支座上，所述中转机械手支座上设有第三直线滑轨，该第三直线滑轨包括平行对应设置的两条滑轨，所述两滑轨之间设有第三滚珠丝杆，所述第三滚珠丝杆由中转马达通过中转同步轮控制带动中转机械手基座在第三直线滑轨上移动。

6.根据权利要求1所述的自动超声波极耳包覆焊接设备，其特征在于：焊接取料机械手包括取料机械手支座、取料机械手基座、取料马达、取料同步轮、手指气缸、极耳夹、升降气缸、第一支撑板、第二支撑板、行程调整气缸、前后位移滑块和前后位移气缸，所述前后位移气缸驱动前后位移滑块前后滑动，所述第一支撑板固定于前后位移滑块，所述升降气缸安装于第一支撑板上，并随第一支撑板前后移动，所述升降气缸驱动第二支撑板上下移动，所述手指气缸固定于第二支撑板上，所述极耳夹由手指气缸控制，所述第一支撑板位于升降气缸背后设有用于调节升降气缸行程的行程调节气缸，前述前后位移气缸固定于取料机械手基座，所述取料机械手基座位于取料机械手支座上，所述取料机械手支座上设有第四直线滑轨，所述第四直线滑轨包括平行对应设置的两条滑轨，所述第四直线滑轨的中间设有第四滚珠丝杆，所述第四滚珠丝杆由取料马达通过取料同步轮驱动转动，所述取料机械手基座可由第四滚珠丝杆带动在第四直线滑轨上移动。

7.根据权利要求1所述的自动超声波极耳包覆焊接设备，其特征在于：所述超声波焊接机构包括超声波焊机、焊机基板、焊机支座、挡尘板、吸尘罩和电芯感应器，所述超声波焊机固定在焊机支座的焊接基板上，所述超声波焊机焊头的一端设置有用于焊接时防止粉尘进入电芯的挡尘板和吸尘罩，所述电芯感应器位于超声波焊机焊头一端的下方。

8.根据权利要求1所述的自动超声波极耳包覆焊接设备，其特征在于：所述备料机构、极耳定位机构、极耳U形折弯机构、中转双联机械手、焊接取料机械手和超声波焊接机构均安装于焊接基座上，所述备料机构、极耳定位机构、极耳U形折弯机构和超声波焊接机构依次排列，所述中转双联机械手位于极耳定位机构的右侧，所述焊接取料机械手位于中转双联机械手的前端，所述焊接基座通过调节螺丝可调式安装于调节底板上。

9.根据权利要求6所述的自动超声波极耳包覆焊接设备，其特征在于：所述升降气缸具有三个行程，第一个为取极耳的上限位，第二个为与电芯电极包覆对接位，第三个为极耳焊接位，所述行程由行程调节气缸控制。

10.根据权利要求1所述的自动超声波极耳包覆焊接设备，其特征在于:所述U形极耳与电芯对接时，极耳的U形段将电芯的负极铜箔或正极铝箔包覆起来。