CN210081146U - 一种用于电芯极耳与极片的激光焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电芯极耳与极片的激光焊接设备，该设备通过激光焊接机对软包动力电池的电芯极耳和极片进行焊接包括：工作台，分别设置在所述工作台上用于对电芯进行短路检测的短路检测组件，将通过所述短路检测的电芯抓取至夹具用的上料机械手，分别设置在所述工作台顶部和底部用于将夹具上下循环输送的上下回流线组件，以及分别依次设置在所述工作台顶部且位于所述上下回流线组件旁边的夹具开锁组件、预焊组件、极耳裁切组件、转接片上料组件、焊接组件及下料机械手。本实用新型解决现有的预焊过程中的虚焊问题，相比超声波焊接可以明显提高极耳与极耳连接片的抗拉强度，本实用新型相对超声波焊接还具有成本低廉等特点。

Description

一种用于电芯极耳与极片的激光焊接设备

【技术领域】

本实用新型涉及自动化设备技术领域，特别涉及一种用于电芯极耳与极片的激光焊接设备。

【背景技术】

在动力电池软包电芯极耳焊接工艺中，传统方法采用超声波先将极耳进行预焊接，然后极耳裁切整齐，再用超声波将极耳与极耳连接片焊接到一起，在传统的焊接方法，由于全部采用超声波焊接，超声波焊接存在虚焊问题，并且虚焊是无法通过机器检测的，只能人工检验，任何优化措施只能尽量减少虚焊的概率，无法避免。

动力电池软包电芯极耳与极耳连接片再预焊、裁切完成后采用激光焊接，将极耳连接片与极耳融化焊接到一起，可以解决超声波焊接无法避免的虚焊问题，即使预焊过程出现虚焊问题，在激光焊接时也可以将虚焊的极耳焊接牢固，采用激光焊接可以解决行业内一直无法解决的超声波虚焊问题。由于超声波的焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。超声波焊接的时候破坏了分子的结构，造成极耳连接片的抗拉强度不高，而激光焊接是将极耳连接片与极耳融化焊接到一起，焊后极耳连接片的抗拉强度要明显高于超声波焊接，对提高电池的质量及性能有明显的优势。

【发明内容】

综上所述，本实用新型主要的目的是解决动力电池软包电芯极耳与极耳连接片超声波焊接的虚焊、焊后极耳强度不高、超声波焊接设备成本高等技术问题，而提供一种用于电芯极耳与极片的激光焊接设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于电芯极耳与极片的激光焊接设备，该设备通过激光焊接机对软包动力电池的电芯极耳和极片进行焊接，包括：工作台，分别设置在所述工作台上用于对电芯进行短路检测的短路检测组件，将通过所述短路检测的电芯抓取至夹具用的上料机械手，分别设置在所述工作台顶部和底部用于将夹具上下循环输送的上下回流线组件，以及分别依次设置在所述工作台顶部且位于所述上下回流线组件旁边的夹具开锁组件、预焊组件、极耳裁切组件、转接片上料组件、焊接组件及下料机械手。

其特征在于，所述短路检测组件包括：检测底座、气缸安装座、第一气动元件、固定板、第二气动元件、导杆固定板、至少两个直线轴承、至少两根导杆、探针安装板、探针、第三气动元件及滑轨，所述滑轨设置在工作台上，所述检测底座滑设于滑轨上，所述气缸安装座和第三气动元件分别设置在检测底座两侧，所述第一气动元件设置在所述检测底座顶部，所述第一气动元件通过设置在其活动端的固定板与第二气动元件相连接，所述第二气动元件的活动端与导杆固定板相连接，所述直线轴承分别安装在导杆固定板上，所述导杆分别与所述直线轴承过盈连接，所述导杆的另一端与探针安装板固接，所述探针竖向贯穿地设置在探针安装板上，所述检测底座一侧设有向外延伸形成的凸块，所述第三气动元件的活动端与所述凸块相连接，待检测完毕后，所述第三气动元件推动所述凸块使检测底座沿滑轨滑动至上料机械手下方。

所述上下回流线组件包括：上层回流线，与该上层回流线配合将夹具循环回流用下层回流线，以及竖向设置在所述上层回流线与下层回流线两端并与其配合传输夹具的夹具升降机构。

所述上层回流线与下层回流线分别设置在所述工作台顶部和底部的长度方向上，所述上层回流线包括：竖向设置的滑轨座，所述滑轨座一侧侧壁上间隔地设置有多个定位夹具用的第一夹具定位机构，所述滑轨座另一侧侧壁上设置有与所述第一-夹具定位机构配合定位夹具的第二夹具定位机构，所述滑轨座顶部长度方向上设置有一条第一导轨，该第一导轨上间隔设置有若干个与该第一导轨配合滑动的夹具；

所述下层回流线包括：链轮固定座及固设在链轮固定座一侧的链槽固定座，所述链轮固定座上设有回流链条机构，所述链槽固定座上设置有底层回流导轨，所述链槽固定座和回流链条机构通过链条传动连接；

所述夹具升降机构包括：顶升固定座，所述顶升固定座其中一面上设置有驱动装置，所述顶升固定座的另一面上设置有滑动组件，所述滑动组件之间设有丝杆，该丝杆上螺纹连接有滚珠螺母，所述丝杆的活动端设有从动轮，所述驱动装置的活动端设有主动轮，该主动轮通过皮带与从动轮传动连接，所述滑动组件上滑设有滑动固定座，所述驱动装置驱动所述主动轮转动，主动轮通过皮带带动从动轮转动，从动轮带动丝杆旋转，所述丝杆通过滚珠螺母调节所述顶升固定座上升和降落。

所述夹具开锁组件包括：底板，以及分别设置在所述底板上的第一开锁夹具和第二开锁夹具，所述第一开锁夹具包括：底座，设于该底座上的第一气缸安装板，及第四气动元件，所述第一气缸安装板上分别设有气缸安装块和第一连接板，所述底座上设有一放置部，所述第四气动元件放置在所述放置部上，所述第四气动元件的活动端与气缸安装块驱动连接，所述第一连接板上固设有气缸安装条，所述气缸安装条上固设有第二气缸安装板，所述第二气缸安装板上安装有第五气动元件，所述第五气动元件的活动端连接有用于夹具开锁用的开锁板。

所述预焊组件包括：设于所述工作台上的模组底板，安装在所述模组底板底部的第一顶升电缸，设置在所述模组底板四个角处的导杆，分别套设于每根导杆上的直线轴承，所述导杆的另一端连接有加强板，所述模组底板顶部设置有可沿Y轴移动的Y轴伺服模组，所述Y轴伺服模组上活动连接有可沿X轴移动的X轴伺服模组，该X轴伺服模组上活动连接有预焊机。

所述极耳裁切组件包括：裁切底座，设置在所述裁切底坐上的其中一面上安装有第六气动元件，所述裁切底座的另一面上设置有一对第二导轨，该第二导轨上滑设有一滑板，该滑板包括气缸连接部，导轨连接部及安装部，所述导轨连接部滑设在所述第二导轨上，所述气缸连接部与所述第六气动元件的活动端活动连接，所述安装部的顶面上分别设置有两根导柱和下模座，所述导柱上分别连接有第三气缸安装板和第二连接板，所述第三气缸安装板上安装有第七气动元件，所述第二连接板通过过渡板与电芯压板相连接，所述过渡板一侧还设有与所述下模座配合将极耳割断用的上切刀，所述安装部上还开设有一缺口，安装部的底面上还设置有收集裁切后的极耳碎片用的废料收集装置。

所述转接片上料组件包括：三轴伺服模组，转接片二次定位机构及转接片上料机构；所述转接片上料机构包括：转盘垫座，分别安装在所述转盘垫座底部的第二顶升电缸和转接片旋转机构，可转动地连接在所述转接片旋转机构活动端的转盘，所述转盘的周向上设置有多个装有极片的弹夹。

采用上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型所产生的有益效果在于： 1.本实用新型采用激光焊接解决的动力电池行业软包电芯极耳与极耳连接片超声波焊接一直以来存在的虚焊问题，采用激光焊接可以完全避免虚焊问题，同时还可以解决极耳超声波预焊过程中出现的虚焊问题，即使超声波预焊出现虚焊问题，再进行激光焊接也可以解决该虚焊问题。2.激光焊接是通过高温熔化将两种材质的极耳和极片的原子或分子结合、扩散链接在一起，相比超声波焊接可以明显提高极耳与极耳连接片的抗拉强度。3.采用激光焊接设备成本相比超声波焊接机，成本有明显的优势。

【附图说明】

图1是本实用新型的整体结构立体示意图；

图2是本实用新型的短路检测组件的结构示意图；

图3是本实用新型的上下回流线组件的结构示意图；

图4是本实用新型的上层回流线的结构示意图；

图5是本实用新型的上层回流线的另一结构示意图；

图6是本实用新型的下层回流线的结构示意图；

图7是本实用新型的夹具升降机构的结构示意图；

图8是本实用新型的夹具升降机构的俯视图；

图9是本实用新型的夹具开锁组件的结构示意图；

图10是本实用新型的预焊组件的结构示意图；

图11是本实用新型的极耳裁切组件的结构示意图；

图12是本实用新型的转接片上料组件的结构示意图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本实用新型的进一步解释和补充，对本实用新型不会构成任何限制。

如图1～图12所示，本实用新型的用于电芯极耳与极片的激光焊接设备，该设备通过激光焊接机对软包动力电池的电芯极耳和极片进行焊接，所述设备包括工作台1，分别设置在所述工作台1上用于对电芯进行短路检测的短路检测组件2，将通过所述短路检测的电芯抓取至夹具用的上料机械手3，分别设置在所述工作台顶部和底部用于将夹具上下循环输送的上下回流线组件4，以及分别依次设置在所述工作台顶部且位于所述上下回流线组件4旁边的夹具开锁组件 5、预焊组件6、极耳裁切组件7、转接片上料组件8、焊接组件9及下料机械手 10。在本实施例中，所述夹具开锁组件用于将锁紧的夹具打开，以便将电芯放入其内。所述预焊组件6用于对电芯进行预焊接，所述极耳裁切组件7用于对电芯的极耳过长的部分进行裁切及压平。所述转接片上料组件8用于上极片，所述焊接组件9用于将电芯极耳和极片进行焊接。

如图2所示，具体地，所述短路检测组件2包括：检测底座21、气缸安装座22、第一气动元件23、固定板24、第二气动元件25、导杆固定板26、至少两个第一直线轴承27、至少两根第一导杆28、探针安装板29、探针210、第三气动元件211及滑轨212，所述滑轨212设置在工作台1上，所述检测底座21 滑设于滑轨212上，所述气缸安装座22和第三气动元件211分别设置在检测底座21两侧，所述第一气动元件23设置在所述检测底座21顶部，所述第一气动元件23通过设置在其活动端的固定板24与第二气动元件25相连接，所述第二气动元件25的活动端与导杆固定板26相连接，所述第一直线轴承27分别安装在导杆固定板26上，所述第一导杆28分别与所述第一直线轴承27过盈连接，所述第一导杆28的另一端与探针安装板29固接，所述探针竖向贯穿地设置在探针安装板29上，所述检测底座21一侧设有向外延伸形成的凸块213，所述第三气动元件211的活动端与所述凸块213相连接，待检测完毕后，所述第三气动元件211推动所述凸块213使检测底座21沿滑轨212滑动至上料机械手3下方。

如图3所示，所述上下回流线组件4包括：上层回流线41，与该上层回流线41配合将夹具循环回流用下层回流线42，以及竖向设置在所述上层回流线 41与下层回流线42两端并与其配合传输夹具的夹具升降机构43。

如图4，图5所示，具体地，所述上层回流线41与下层回流线42分别设置在所述工作台顶部和底部的长度方向上，所述上层回流线41包括：竖向设置的滑轨座411，所述滑轨座411一侧侧壁上间隔地设置有多个定位夹具用的第一夹具定位机构412，所述滑轨座411另一侧侧壁上设置有与所述第一-夹具定位机构412配合定位夹具的第二夹具定位机构413，所述滑轨座411顶部长度方向上设置有一条第一导轨414，该第一导轨上间隔设置有若干个与该第一导轨配合滑动的夹具415。

如图6所示，具体地，所述下层回流线42包括：链轮固定座421及固设在链轮固定座一侧的链槽固定座422，所述链轮固定座421的其中一面设有回流链条机构423，所述链轮固定座421的另一面上安装有驱动电机424，所述链槽固定座422上设置有底层回流导轨425，所述驱动电机424分别与链槽固定座422 和回流链条机构423通过链条驱动连接。

如图7，图8所示，具体地，所述夹具升降机构43包括：顶升固定座431，所述顶升固定座431其中一面上设置有驱动装置432，所述顶升固定座431的另一面上设置有滑动组件433，所述滑动组件之间设有丝杆434，该丝杆434上螺纹连接有滚珠螺母435，所述丝杆的活动端设有从动轮436，所述驱动装置432 的活动端设有主动轮437，该主动轮通过皮带与从动轮436传动连接，所述滑动组件433上滑设有滑动固定座438，所述驱动装置驱动所述主动轮转动，主动轮通过皮带带动从动轮转动，从动轮带动丝杆434旋转，所述丝杆434通过滚珠螺母435调节所述顶升固定座431上升和降落。

如图9所示，具体地，所述夹具开锁组件5包括：底板51，以及分别设置在所述底板51上的第一开锁夹具52和第二开锁夹具53，所述第一开锁夹具52 包括：底座521，设于该底座521上的第一气缸安装板522，及第四气动元件523，所述第一气缸安装板522上分别设有气缸安装块524和第一连接板525，所述底座521上设有一放置部526，所述第四气动元件523放置在所述放置部526上，所述第四气动元件523的活动端与气缸安装块524驱动连接，所述第一连接板 525上固设有气缸安装条527，所述气缸安装条527上固设有第二气缸安装板528，所述第二气缸安装板528上安装有第五气动元件529，所述第五气动元件 529的活动端连接有用于夹具开锁用的开锁板5210，在本实施例中，由于所述第一开锁夹具52和第二开锁夹具53的结构相同，因此不再详细阐述第二开锁夹具53的具体结构。

如图10所示，具体地，所述预焊组件6包括：设于所述工作台1上的模组底板61，安装在所述模组底板61底部的第一顶升电缸62，设置在所述模组底板61四个角处的第二导杆63，分别套设于每根第二导杆63上的第二直线轴承64，所述第二导杆的另一端连接有加强板65，所述模组底板61顶部设置有可沿Y轴移动的Y轴伺服模组66，所述Y轴伺服模组66上活动连接有可沿X轴移动的X 轴伺服模组67，该X轴伺服模组67上活动连接有预焊机68。

如图11所示，具体地，所述极耳裁切组件7包括：裁切底座71，设置在所述裁切底座71上的其中一面上安装有第六气动元件72，所述裁切底座71的另一面上设置有一对第二导轨73，该第二导轨上滑设有一滑板74，该滑板包括气缸连接部741，导轨连接部742及安装部743，所述导轨连接部滑设在所述第二导轨上，所述气缸连接部741与所述第六气动元件72的活动端活动连接，所述安装部743的顶面上分别设置有两根导柱744和下模座745，所述导柱744上分别连接有第三气缸安装板746和第二连接板747，所述第三气缸安装板746上安装有第七气动元件748，所述第二连接板747通过过渡板749与电芯压板7410 相连接，所述过渡板749一侧还设有与所述下模座745配合将极耳割断用的上切刀7411，所述安装部743上还开设有一缺口7461，安装部743的底面上还设置有收集裁切后的极耳碎片用的废料收集装置7412。

如图12所示，具体地，所述转接片上料组件8包括：三轴伺服模组81，转接片二次定位机构82及转接片上料机构83；所述转接片上料机构83包括：转盘垫座84，分别安装在所述转盘垫座84底部的第二顶升电缸841和转接片旋转机构842，可转动地连接在所述转接片旋转机构842活动端的转盘843，所述转盘的周向上设置有多个装有极片的弹夹844。

本实用新型的工作方式如下：

电芯通过机械手抓到电芯专用的治具上，治具通过导轨滑块循环线进行工位切换，先经过超声波进行预焊，将极耳层与层之间焊接住，然后再通过机械手将极片送到极耳的底部进行焊接，焊接前先将极耳与极片压紧，然后进行激光焊接，焊接采用激光点焊的方式进行焊接，可有效的减少爆点及超声波虚焊问题，焊接完成后电芯通过机械手取走，空的治具通过底层的导轨滑块线回流。

尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但是本实用新型的范围并不局限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。

Claims (10)

1.一种用于电芯极耳与极片的激光焊接设备，该设备通过激光焊接机对软包动力电池的电芯极耳和极片进行焊接，其特征在于，包括：工作台(1)，分别设置在所述工作台(1)上用于对电芯进行短路检测的短路检测组件(2)，将通过短路检测的电芯抓取至上下回流线组件用的上料机械手(3)，分别设置在所述工作台顶部和底部用于将夹具上下循环输送的上下回流线组件(4)，以及分别依次设置在所述工作台顶部且位于所述上下回流线组件(4)旁边的夹具开锁组件(5)、预焊组件(6)、极耳裁切组件(7)、转接片上料组件(8)、焊接组件(9)及下料机械手(10)。

2.根据权利要求1所述的用于电芯极耳与极片的激光焊接设备，其特征在于，所述短路检测组件(2)包括：检测底座(21)、气缸安装座(22)、第一气动元件(23)、固定板(24)、第二气动元件(25)、导杆固定板(26)、至少两个第一直线轴承(27)、至少两根第一导杆(28)、探针安装板(29)、探针(210)、第三气动元件(211)及滑轨(212)，所述滑轨(212)设置在工作台(1)上，所述检测底座(21)滑设于滑轨(212)上，所述气缸安装座(22)和第三气动元件(211)分别设置在检测底座(21)两侧，所述第一气动元件(23)设置在所述检测底座(21)顶部，所述第一气动元件(23)通过设置在其活动端的固定板(24)与第二气动元件(25)相连接，所述第二气动元件(25)的活动端与导杆固定板(26)相连接，所述第一直线轴承(27)分别安装在导杆固定板(26)上，所述第一导杆(28)分别与所述第一直线轴承(27)过盈连接，所述第一导杆(28)的另一端与探针安装板(29)固接，所述探针竖向贯穿地设置在探针安装板(29)上，所述检测底座(21)一侧设有向外延伸形成的凸块(213)，所述第三气动元件(211)的活动端与所述凸块(213)相连接，待检测完毕后，所述第三气动元件(211)推动所述凸块(213)使检测底座(21)沿滑轨(212)滑动至上料机械手(3)下方。

3.根据权利要求1所述的用于电芯极耳与极片的激光焊接设备，其特征在于，所述上下回流线组件(4)包括：上层回流线(41)，与该上层回流线(41)配合将夹具循环回流用下层回流线(42)，以及竖向设置在所述上层回流线(41)与下层回流线(42)两端并与其配合传输夹具的夹具升降机构(43)，所述上层回流线(41)与下层回流线(42)分别设置在所述工作台顶部和底部的长度方向上。

4.根据权利要求3所述的用于电芯极耳与极片的激光焊接设备，其特征在于，所述上层回流线(41)包括：竖向设置的滑轨座(411)，所述滑轨座(411)一侧侧壁上间隔地设置有多个定位夹具用的第一夹具定位机构(412)，所述滑轨座(411)另一侧侧壁上设置有与所述第一夹具定位机构(412)配合定位夹具的第二夹具定位机构(413)，所述滑轨座(411)顶部长度方向上设置有一条第一导轨(414)，该第一导轨上间隔设置有若干个与该第一导轨配合滑动的夹具(415)。

5.根据权利要求3所述的用于电芯极耳与极片的激光焊接设备，其特征在于，所述下层回流线(42)包括：链轮固定座(421)及固设在链轮固定座一侧的链槽固定座(422)，所述链轮固定座(421)的其中一面设有回流链条机构(423)，所述链轮固定座(421)的另一面上安装有驱动电机(424)，所述链槽固定座(422)上设置有底层回流导轨(425)，所述驱动电机(424)分别与链槽固定座(422)和回流链条机构(423)通过链条驱动连接。

6.根据权利要求3所述的用于电芯极耳与极片的激光焊接设备，其特征在于，所述夹具升降机构(43)包括：顶升固定座(431)，所述顶升固定座(431)其中一面上设置有驱动装置(432)，所述顶升固定座(431)的另一面上设置有滑动组件(433)，所述滑动组件之间设有丝杆(434)，该丝杆(434)上螺纹连接有滚珠螺母(435)，所述丝杆的活动端设有从动轮(436)，所述驱动装置(432)的活动端设有主动轮(437)，该主动轮通过皮带与从动轮(436)传动连接，所述滑动组件(433)上滑设有滑动固定座(438)，所述驱动装置驱动所述主动轮转动，主动轮通过皮带带动从动轮转动，从动轮带动丝杆(434)旋转，所述丝杆(434)通过滚珠螺母(435)调节所述顶升固定座(431)上升和降落。

7.根据权利要求1所述的用于电芯极耳与极片的激光焊接设备，其特征在于，所述夹具开锁组件(5)包括：底板(51)，以及分别设置在所述底板(51)上的第一开锁夹具(52)和第二开锁夹具(53)，所述第一开锁夹具(52)包括：底座(521)，设于该底座(521)上的第一气缸安装板(522)，及第四气动元件(523)，所述第一气缸安装板(522)上分别设有气缸安装块(524)和第一连接板(525)，所述底座(521)上设有一放置部(526)，所述第四气动元件(523)放置在所述放置部(526)上，所述第四气动元件(523)的活动端与气缸安装块(524)驱动连接，所述第一连接板(525)上固设有气缸安装条(527)，所述气缸安装条(527)上固设有第二气缸安装板(528)，所述第二气缸安装板(528)上安装有第五气动元件(529)，所述第五气动元件(529)的活动端连接有用于夹具开锁用的开锁板(5210)，所述第一开锁夹具(52)和第二开锁夹具(53)的结构相同。

8.根据权利要求1所述的用于电芯极耳与极片的激光焊接设备，其特征在于，所述预焊组件(6)包括：设于所述工作台(1)上的模组底板(61)，安装在所述模组底板(61)底部的第一顶升电缸(62)，设置在所述模组底板(61)四个角处的第二导杆(63)，分别套设于每根第二导杆(63)上的第二直线轴承(64)，所述第二导杆的另一端连接有加强板(65)，所述模组底板(61)顶部设置有可沿Y轴移动的Y轴伺服模组(66)，所述Y轴伺服模组(66)上活动连接有可沿X轴移动的X轴伺服模组(67)，该X轴伺服模组(67)上活动连接有预焊机(68)。

9.根据权利要求1所述的用于电芯极耳与极片的激光焊接设备，其特征在于，所述极耳裁切组件(7)包括：裁切底座(71)，设置在所述裁切底座(71)上的其中一面上安装有第六气动元件(72)，所述裁切底座(71)的另一面上设置有一对第二导轨(73)，该第二导轨上滑设有一滑板(74)，该滑板包括气缸连接部(741)，导轨连接部(742)及安装部(743)，所述导轨连接部滑设在所述第二导轨上，所述气缸连接部(741)与所述第六气动元件(72)的活动端活动连接，所述安装部(743)的顶面上分别设置有两根导柱(744)和下模座(745)，所述导柱(744)上分别连接有第三气缸安装板(746)和第二连接板(747)，所述第三气缸安装板(746)上安装有第七气动元件(748)，所述第二连接板(747)通过过渡板(749)与电芯压板(7410)相连接，所述过渡板(749)一侧还设有与所述下模座(745)配合将极耳割断用的上切刀(7411)，所述安装部(743)上还开设有一缺口(7461)，安装部(743)的底面上还设置有收集裁切后的极耳碎片用的废料收集装置(7412)。

10.根据权利要求1所述的用于电芯极耳与极片的激光焊接设备，其特征在于，所述转接片上料组件(8)包括：三轴伺服模组(81)，转接片二次定位机构(82)及转接片上料机构(83)；所述转接片上料机构(83)包括：转盘垫座(84)，分别安装在所述转盘垫座(84)底部的第二顶升电缸(841)和转接片旋转机构(842)，可转动地连接在所述转接片旋转机构(842)活动端的转盘(843)，所述转盘的周向上设置有多个装有极片的弹夹(844)。

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