CN211588912U - 一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，包括机架，设置在机架上用于输送电池的输送线，还包括设置在机架上的顶升机构、焊接夹具、翻转机构、焊接头组件和下料机构；顶升机构用于将输送来的电池向上顶升至焊接夹具，并在焊接完成后，将电池返回至输送线，焊接夹具用于电池的夹紧定位，焊接头组件用于对夹紧的电池进行焊接，翻转机构用于电池焊接面的调转，下料机构用于将完成焊接后的电池搬运至下道工序，顶升机构、焊接夹具和焊接头组件均为两个，分别设置在翻转机构两侧。本实用新型的双面焊接系统，一条流水线上多个工位可同时工作，完成上料、焊接、翻转、下料等动作，提高了焊接效率。

Description

一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统

技术领域

本实用新型涉及电池焊接技术，具体涉及一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，适用于方形电池双侧盖板的封焊。

背景技术

目前，锂离子动力电池制造过程中，电芯入壳后要完成电池盖板入壳封装焊接，盖板入壳焊接要求焊后电池密封性好，壳体没有变形，焊缝质量好等。现在业内通常采用激光焊接完成此道工序。除了激光器及激光工艺对焊接质量的影响，焊接夹具也是保证焊接质量的关键。相同体积下，为了获得更高的重量比能量，电池壳体的厚度逐步降低，意味着方形铝壳体的刚性越来越低，导致在生产过程中，越发容易变形，致使壳体存在定位基准差、受力变形大等问题。这是直接影响焊接效果和生产良品率的重大症结。由于激光焊接的工艺要求，对盖板与壳体的配合精度要求很高，若存在缝隙较大或者偏位，极易产生烧穿、虚焊、焊塌、夹杂等焊接不良。

针对一种两面盖板都需要焊接的电池，业内通常分作两步完成盖板入壳的焊接，首先通过激光打点焊将两面盖板与电池焊接再一起，再通过封焊即将盖板与壳体所有接触面紧密焊接，进而完成整个盖板的密封焊接，目前的焊接系统，所需工时长，封焊效率较低。

另外，封焊过程时间久，焊接夹具发热严重，有可能对电芯造成影响，引起电芯的隔膜收缩，造成安全隐患。因此焊接过程中，还需要考虑到夹具的冷却散热问题。

实用新型内容

本实用新型针对需要双面焊接的电池，克服现有技术中的不足之处，提供一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统。

其技术方案如下：一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，包括机架，设置在机架上用于输送电池的输送线，还包括设置在机架上的顶升机构、焊接夹具、翻转机构、焊接头组件和下料机构；顶升机构用于将输送来的电池向上顶升至焊接夹具，并在焊接完成后，将电池返回至输送线，焊接夹具用于电池的夹紧定位，焊接头组件用于对夹紧的电池进行焊接，翻转机构用于电池焊接面的调转，下料机构用于将完成焊接后的电池搬运至下道工序，顶升机构、焊接夹具和焊接头组件均为两个，分别设置在翻转机构两侧。

本实用新型的锂离子动力电池封焊双面焊接系统，上道工序完成后，将电池运送到输送线的上料位置，输送线间歇动作，当电池输送至焊接夹具下方时，顶升机构动作，将电池从输送线上顶升至焊接夹具，配合焊接夹具完成电池装夹。冷却装置的设计，可避免焊接过程中积累热量损坏电芯。

上道工序完成后将电池运送到输送线的上料位置，输送线间歇动作，运输电池至各个工位。电池运动到焊接夹具下方时，顶升机构动作，将电池从输送线上顶升至焊接夹具，配合焊接夹具完成电池装夹。然后，焊接头组件动作进行电池壳体封焊，焊接完成一面后电池重新进入输送线，运动至翻转机构处。通过翻转机构实现电池翻转180°，翻转后电池经由输送线运送至下一焊接夹具下方，重复之前动作完成第二面焊接。整体焊接完成后下料机构将焊好的电池搬运至下道工序。

作为本实用新型的一种改进，所述的输送线包括输送线安装支架、输送线执行机构、电池托盘和拦截机构；输送线执行机构通过输送线安装支架安装在机架上，电池托盘间隔安装在输送线执行机构上，电池托盘上放置电池，拦截机构安装在输送线安装支架上，用于将电池定位在顶升位置。

输送线执行机构可采用链条或皮带传动，拦截机构可采用气缸加挡块的方式，输送线执行机构上安装有多个电池托盘，当电池运动到焊接夹具下方时，拦截机构的气缸伸出，初步定位电池X轴方向(链条运动方向)的位置，确保焊接夹具能够实现电池夹紧。

作为本实用新型的一种改进，所述的顶升机构包括底板、电缸驱动机构、电缸和叉车板，底板固定在机架上，电缸驱动机构安装在底板上，电缸固定在电缸驱动机构输出端，叉车板固定在电缸输出端，电缸驱动机构带动叉车板伸入电池底部，电缸带动叉车板将电池向上顶升至焊接夹具。采用电缸，能够精准启停，避免压力过大损坏电池。

作为本实用新型的一种改进，所述的焊接夹具包括安装板、以及设置在安装板上的Z轴限位机构、短边压紧机构和长边压紧机构；安装板固定在机架上，其上设有供电池穿过的方槽；Z轴限位机构设有一位于方槽上方且可盖住或露出方槽的连接板，方槽的一侧短边为短边定位侧，短边压紧机构设有一远离或靠近短边定位侧的短边移动定位块，方槽的一侧长边设有长边定位侧，长边压紧机构设有一远离或靠近长边定位侧的长边移动定位块。

本申请的Z轴限位机构、短边压紧机构和长边压紧机构采用气缸连接浮动接头带动直线导轨的形式，但不局限于该种形式。Z轴限位机构，装夹时，连接板伸出，实现电池竖直方向的定位，焊接时，连接板收回，不会妨碍焊接机构对电池端面的焊接。短边压紧机构和长边压紧机构共同完成电池的夹紧。

作为本实用新型的一种改进，所述的连接板的底面间隔设置有定位轴承和微动开关，定位轴承与电池顶面抵触配合，微动开关用于检测电池顶升是否到位及水平。

作为本实用新型的一种改进，所述的长边定位侧和长边移动定位块上均设置有冷却装置。冷却装置可采用水冷夹套的形式，但不局限于该种形式。由于长边定位侧和长边移动定位块与电池的接触面积最大，通过循环的冷却水，可以有效防止热量传导到焊接夹具上，从而解决现有的焊接夹具，因长时间运行焊接夹具发热严重，对电芯造成影响，引起电芯收缩，造成安全隐患的问题。

作为本实用新型的一种改进，所述的翻转机构包括安装座、升降装置、旋转气缸和气爪一，安装座固定在机架上，升降装置固定在安装座上，旋转气缸连接在升降装置的线性输出端上，气爪一连接在旋转气缸上。

升降装置采用气缸连接浮动接头带动直线导轨运动的形式，但不局限于该种形式。翻转机构的初始状态为气爪一打开，升降装置中气缸伸出，电池运动到翻转位时，升降装置中气缸缩回，气爪一关闭，夹紧电池后升降装置中气缸伸出，旋转气缸旋转180°，随后翻转机构将电池放下，完成翻转动作。

作为本实用新型的一种改进，所述的焊接头组件包括直线电机、滑台和焊接头，直线电机固定在机架上，滑台安装在直线电机的线性输出端上，焊接头安装在滑台的线性输出端上。如此，可实现焊接头XY平面的运动。

作为本实用新型的一种改进，所述的下料机构包括六轴机器人和气爪二，六轴机器人安装在机架上，气爪二连接在六轴机器人的输出端上。

作为本实用新型的一种改进，所述的输送线为两条，每条输送线均配套有两个顶升机构、两个焊接夹具和一个翻转机构，所述的焊接头组件仍为两个，交替给两条输送线的电池进行焊接。如此，焊接头组件可一直处理焊接状态，避免了一条输送线时，总有一个焊接头组件处于空闲状态。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、焊接夹具上设置有冷却装置，能有效避免焊接过程中积累热量损坏电芯。

2、顶升机构采用电缸，能够精准启停，避免压力过大损坏电池，配合拦截机构及焊接夹具，能实现电池的精准定位。

3、输送线间歇运动，一条流水线上多个工位可同时工作，完成上料、焊接、翻转、下料等动作，提高了焊接效率。

附图说明

图1为本实用新型的双面焊接系统的整体结构图；

图2为本实用新型的输送线的结构图；

图3为本实用新型的顶升机构的结构图；

图4为本实用新型的焊接夹具的结构图一；

图5为本实用新型的焊接夹具的结构图二；

图6为本实用新型的翻转机构的结构图；

图7为本实用新型的焊接头组件的结构图；

图8为本实用新型的下料机构的结构图；

附图标记说明：

1-机架；2-输送线；3-顶升机构；4-焊接夹具；5-翻转机构；6-焊接头组件；7-下料机构；10-电池；

201-输送线安装支架；202-输送线执行机构；203-电池托盘；204-拦截机构；

301-底板；302-气缸；303-浮动接头；304-直线导轨；305-电缸；306-叉车板；

401-安装板；402-Z轴限位机构；403-短边定位侧；404-短边压紧机构；405-长边定位侧；406-长边压紧机构；4021-定位轴承；4022-微动开关；4061-长边移动定位块；

501-安装座；502-升降装置；503-旋转气缸；504-气爪一；

601-直线电机；602-滑台；603-焊接头；

701-六轴机器人；702-气爪二。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，包括机架1、输送线2、顶升机构3、焊接夹具4、翻转机构5、焊接头组件6和下料机构7。

机架1分为上下两层，焊接夹具4、焊接头组件6和下料机构7安装在上层，输送线2、顶升机构3和翻转机构5安装在下层。输送线2为两条，远离Y轴原点的输送线为1线，另外一条输送线为2线。每条输送线2均配套有两个顶升机构3、两个焊接夹具4和一个翻转机构5，其中一个顶升机构3和焊接夹具4位于翻转机构5靠近X轴原点一侧，另外一个顶升机构3和焊接夹具4则位于翻转机构5另一侧。焊接头组件6只有两个，分别设置在两天输送线2的焊接夹具4之间，交替给两条输送线2的电池进行焊接。下料机构7只有一套，处于远离X轴原点的工位，用于将焊好的电池搬运至下道工序。靠近X轴原点的焊接头组件6焊接的盖板面为A面，远离X轴原点的焊接头组件6焊接的盖板面是电池翻转后的B面。焊接系统采用双工位交替焊接，即焊接头组件6在1线A面进行焊接时，1线B面夹具同时进行电池装夹，此时，2线A面夹具进行电池装夹，2线B面进行焊接。

如图2所示，输送线2包括输送线安装支架201、输送线驱动组件202、输送线执行机构203、拦截机构204和电池托盘205。输送线驱动组件202和输送线执行机构203通过输送线安装支架201安装在机架1下层，输送线驱动组件202带动输送线执行机构203，可采用伺服电机与行星减速器配合使用，但不局限于该种形式，输送线执行机构203采用链条形式，但不局限于该种形式。动输送线执行机构203上安装有多个电池托盘205，电池托盘205用于放置电池10。输送线2上能够同时工作的工位有7个，从X轴零点依次是上料位、A面焊接位、缓存位、翻转位、缓存位、B面焊接位、下料位。其中，上料位和下料位为电池上下料位置，A面焊接位、B面焊接位与顶升机构3、焊接夹具4配合完成电池定位夹紧，翻转位上电池通过翻转机构5实现电池翻转180°。焊接位设置有拦截机构204，拦截机构204为固定在输送线安装支架201侧面的气缸，其线性输电端安装一块挡板，可伸入到链条上方阻挡电池托盘203，电池运动到焊接位时通过拦截机构204的气缸伸出初步定位电池X轴方向的位置，确保焊接夹具4能够实现电池夹紧。

如图3所示，顶升机构3包括底板301、气缸302、浮动接头303、直线导轨304、电缸305和叉车板306。底板301固定在机架1下层，气缸302和直线导轨304固定在底板301上，构成电缸驱动机构，气缸302通过浮动接头303与直线导轨304的滑块连接，电缸305固定在直线导轨304的滑块上，叉车板306固定在电缸305的线性活动端。需要顶升机构3动作时，气缸302动作，叉车板306运动到电池10下方，然后电缸305动作，叉车板306上升将电池10顶升至焊接夹具4。

如图4和图5所示，焊接夹具4包括安装板401、Z轴限位机构402、短边定位侧403、短边压紧机构404、长边定位侧405和长边压紧机构406。安装板401固定在机架1上层，采用内部凹陷的双层板结构，便于Z轴限位机构402和长边压紧机构406的安装。Z轴限位机构402、短边压紧机构404和长边压紧机构406均采用气缸连接浮动接头带动直线导轨的形式，但不局限于该种形式。安装板401正对电池的区域设有供电池穿过的方槽。方槽上方设有可在Z轴限位机构402带动下沿Y轴方向运动的连接板，连接板底面装有四个定位轴承4021，沿X轴方向间隔设置，一边两个，同时，定位轴承4021之间沿X轴方向间隔设置两个微动开关4022。短边定位侧403位于方槽的短边侧，短边压紧机构404则与短边定位侧403相对，短边压紧机构404设置有一个可远离或靠近短边定位侧403的短边移动定位块(图中未示出)，用于沿X轴方向将电池夹紧。长边定位侧405位于方槽的长边侧，且朝下延伸出安装板401，长边压紧机构406设置有一个可远离或靠近长边定位侧405的长边移动定位块4061，用于沿Y轴方向将电池夹紧。特别的，长边定位侧405和长边移动定位块4061上均设置有冷却水套，能够在焊接过程中起到散热作用。

需要焊接夹具4进行电池夹紧定位时，Z轴限位机构402先动作，气缸带动直线导轨上的连接板伸出，使定位轴承4021和微动开关4022正对电池，随后顶升机构3动作，电池上升，运动到定位轴承4021时，竖直方向上位置被限定。此时微动开关4022能够检测到电池顶升是否到位及水平。短边压紧机构404动作将电池推紧到短边定位侧403，长边压紧机构406动作将电池推紧到长边定位侧405。最后，Z轴限位机构402动作，气缸缩回，完成电池的装夹。容易理解的是，电池在焊接过程中，顶升机构3并不回位，待电池焊接完成后，焊接夹具4松开，顶升机构3动作，将电池返回至输送线2的电池托盘205中。

如图6所示，翻转机构5包括安装座501、升降装置502、旋转气缸503和气爪一504。安装座501固定在机架1下层，升降装置502固定在安装座501上，可采用气缸连接浮动接头带动直线导轨运动的形式，但不局限于该种形式。旋转气缸503连接在升降装置502上，气爪一504采用常规的气动手指即可，连接在旋转气缸503上。翻转机构5的初始状态为气爪一504打开，升降装置502中气缸伸出，电池运动到翻转位时，升降装置502中气缸缩回，气爪一504下降套住电池，气爪一504关闭夹紧电池，然后，升降装置502中气缸伸出，将电池抬起，旋转气缸503旋转180°，随后翻转机构将电池放下，完成翻转动作。

如图7所示，焊接头组件6包括直线电机601、滑台602和焊接头603，直线电机601固定在机架1上层，滑台602可采用气缸连接浮动接头带动直线导轨运动的形式，但不局限于该种形式，安装在直线电机601上，焊接头603安装在滑台602的上，实现焊接头603在XY平面的运动。焊接头103则为现有技术，用于电池壳体和盖板的封焊。

如图8所示，下料机构7包括六轴机器人701和气爪二702，六轴机器人701安装在机架1上层，气爪二702连接在六轴机器人701的输出端上。气爪二702采用常规的气动手指即可，在六轴机器人701的驱动下，将2条输送线上已焊好的动力电池抓取出来，送入下一工序。

本实用新型工作时，上道工序完成后，将电池运送到输送线2的上料位置，输送线2间歇动作，运输电池至各个工位。电池运动到焊接夹具4下方时，输送线2上的拦截机构204动作，使电池在X轴方向定位。随后顶升机构3动作将电池从输送线2上顶升至焊接夹具4，配合焊接夹具4完成电池装夹。电池装夹完成后，焊接头组件6动作进行电池壳体封焊，焊接完成一面后电池重新进入输送线2，运动至翻转机构5处。通过翻转机构5实现电池翻转180°，翻转后电池经由输送线2运送至下一焊接位，重复之前焊接动作完成焊接第二面。整体焊接完成后下料机构7将焊好的电池搬运至下道工序。

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，包括机架，设置在机架上用于输送电池的输送线，其特征在于：还包括设置在机架上的顶升机构、焊接夹具、翻转机构、焊接头组件和下料机构；顶升机构用于将输送来的电池向上顶升至焊接夹具，并在焊接完成后，将电池返回至输送线，焊接夹具用于电池的夹紧定位，焊接头组件用于对夹紧的电池进行焊接，翻转机构用于电池焊接面的调转，下料机构用于将完成焊接后的电池搬运至下道工序，顶升机构、焊接夹具和焊接头组件均为两个，分别设置在翻转机构两侧。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，其特征在于：所述的输送线包括输送线安装支架、输送线驱动组件、输送线执行机构、拦截机构和电池托盘；输送线执行机构通过输送线安装支架安装在机架上，输送线驱动组件用于驱动输送线执行机构，电池托盘为多个，间隔安装在输送线执行机构上，用于输送电池，拦截机构安装在输送线安装支架上，用于将电池定位在顶升位置。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，其特征在于：所述的顶升机构包括底板、电缸驱动机构、电缸和叉车板，底板固定在机架上，电缸驱动机构安装在底板上，电缸固定在电缸驱动机构输出端，叉车板固定在电缸输出端，电缸驱动机构带动叉车板伸入电池底部，电缸带动叉车板将电池向上顶升至焊接夹具。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，其特征在于：所述的焊接夹具包括安装板、以及设置在安装板上的Z轴限位机构、短边压紧机构和长边压紧机构；安装板固定在机架上，其上设有供电池穿过的方槽；Z轴限位机构设有一位于方槽上方且可盖住或露出方槽的连接板，方槽的一侧短边为短边定位侧，短边压紧机构设有一远离或靠近短边定位侧的短边移动定位块，方槽的一侧长边设有长边定位侧，长边压紧机构设有一远离或靠近长边定位侧的长边移动定位块。

5.根据权利要求4所述的一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，其特征在于：所述的连接板的底面间隔设置有定位轴承和微动开关，定位轴承与电池顶面抵触配合，微动开关用于检测电池顶升是否到位及水平。

6.根据权利要求4所述的一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，其特征在于：所述的长边定位侧和长边移动定位块上均设置有冷却装置。

7.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，其特征在于：所述的翻转机构包括安装座、升降装置、旋转气缸和气爪一，安装座固定在机架上，升降装置固定在安装座上，旋转气缸连接在升降装置的线性输出端上，气爪一连接在旋转气缸上。

8.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，其特征在于：所述的焊接头组件包括直线电机、滑台和焊接头，直线电机固定在机架上，滑台安装在直线电机的线性输出端上，焊接头安装在滑台的线性输出端上。

9.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，其特征在于：所述的下料机构包括六轴机器人和气爪二，六轴机器人安装在机架上，气爪二连接在六轴机器人的输出端上。

10.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池封焊双面焊接系统，其特征在于：所述的输送线为两条，每条输送线均配套有两个顶升机构、两个焊接夹具和一个翻转机构，所述的焊接头组件仍为两个，交替给两条输送线的电池进行焊接。

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