锂电池极耳和转接片焊接模块

文档序号:10587 发布日期:2021-09-17 浏览:58次 >En<

阅读说明:本技术 锂电池极耳和转接片焊接模块 (Lithium battery tab and switching piece welding module ) 是由 张宁辉 杨榕杉 郑皓宇 林华 叶蓁 吴聪苗 朱有治 于 2021-06-18 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种锂电池极耳和转接片焊接模块,其中,所述焊接模块包括:第一物流线、第二物流线、第一转运机构、第三物流线、第二转运机构、第四物流线和第三转运机构。由此,该焊接模块上极耳焊接和转接片焊接组合到一起,相较于现有设备降低了硬件和人力投入成本,提升了厂房利用率和设备综合效率;同时采用转运机构实现各物流线之间的衔接,动作衔接更紧密,控制系统集成度更高,降低了设备操作和维护难度,提升了设备运行稳定性和产品一致性。(The invention discloses a lithium battery tab and switching piece welding module, wherein the welding module comprises: the system comprises a first logistics line, a second logistics line, a first transfer mechanism, a third logistics line, a second transfer mechanism, a fourth logistics line and a third transfer mechanism. Therefore, the lug welding and the switching piece welding on the welding module are combined together, compared with the existing equipment, the hardware and labor input cost is reduced, and the plant utilization rate and the equipment comprehensive efficiency are improved; meanwhile, the transfer mechanism is adopted to realize the connection between the logistics lines, the action connection is tighter, the integration level of the control system is higher, the operation and maintenance difficulty of the equipment is reduced, and the operation stability and the product consistency of the equipment are improved.)

锂电池极耳和转接片焊接模块

技术领域

本发明属于电池领域,具体涉及一种锂电池极耳和转接片焊接模块。

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。

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。尤其是现有极耳焊接设备和转接片激光焊接设备采用物流线和托盘衔接,占地空间大,设备成本高,并且极耳焊接工序和转接片激光焊接工序电芯产品辅助结构件较多,需要频繁的进行人工添料,耗时耗人;同时传统单机设备工夹具种类较多,作业时对电芯进行频繁搬运中转,导致产品一致性差,优率提升困难;另外传统单机设备分别为独立程序控制,需要配置和机台数量相应的人员进行操作,对产品质量带来更多的人为不确定干扰因素。

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极耳和转接片焊接模块,该焊接模块上极耳焊接和转接片焊接组合到一起,相较于现有设备降低了硬件和人力投入成本,提升了厂房利用率和设备综合效率;同时采用转运机构实现各物流线之间的衔接,动作衔接更紧密,控制系统集成度更高,降低了设备操作和维护难度,提升了设备运行稳定性和产品一致性。

在本发明的一个方面,本发明提出了一种锂电池极耳和转接片焊接模块。根据本发明的实施例,所述焊接模块包括:

第一物流线,所述第一物流线上设有夹具,所述夹具用于盛放配对电芯;

第二物流线,沿着所述第二物流线的运行方向,所述第二物流线的上方设有转接片放料工位、电芯-转接片组合工位、第一焊接工位、第一辅助工位和中转工位;

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-转接片组合工位之间可旋转设置;

第三物流线,沿着所述第三物流线的运行方向,所述第三物流线的上方设有顶盖放料工位、电芯-顶盖组合工位、第二焊接工位、第二辅助工位和合芯工位;

第二转运机构,所述第二转运机构在所述中转工位和所述电芯-顶盖组合工位之间可旋转设置;

第四物流线,沿着所述第四物流线的运行方向,所述第四物流线的上方设有放料工位、电线捆胶工位、捆胶检测工位、电芯翻转工位和下料工位;

第三转运机构,所述第三转运机构在所述合芯工位和所述电芯捆胶工位之间可旋转设置。

根据本发明实施例的锂电池极耳和转接片焊接模块,通过采用第二物流线、第三物流线和第四物流线,并且沿着第二物流线的运行方向,第二物流线的上方设有转接片放料工位、电芯-转接片组合工位、第一焊接工位、第一辅助工位和中转工位,即在第二物流线的电芯-转接片组合工位将配对电芯的极耳与转接片组合,然后在第一焊接工位将配对电芯的极耳与转接片进行焊接,使配对电芯和转接片成为结合体,即本申请将极耳焊接和转接片焊接组合到一起,相较于现有极耳焊接设备和转接片激光焊接设备采用物流线和托盘衔接方式,本申请的焊接模块降低了硬件和人力投入成本,提升了厂房利用率和设备综合效率;并且沿着第三物流线的运行方向,第三物流线的上方设有顶盖放料工位、电芯-顶盖组合工位、第二焊接工位、第二辅助工位和合芯工位,沿着第四物流线的运行方向,第四物流线的上方设有电线捆胶工位、捆胶检测工位、电芯翻转工位和下料工位,并且在第二物流线上的中转工位和第三物流线上的电芯-顶盖组合工位之间设置可旋转的第二转运机构,在第三物流线上的合芯工位和第四物流线上的电芯捆胶工位之间设置可旋转的第三转运机构,即通过第二转运机构实现第二物流线和第三物流线的衔接,通过第三转运机构实现第三物流线和第四物流线的衔接,即通过采用两套主物流线(第二物流线和第三物流线),高效的实现各工序间的合理衔接,动作衔接更紧密,控制系统集成度更高,降低了设备操作和维护难度,提升了设备运行稳定性和产品一致性。

另外,根据本发明上述实施例的锂电池极耳和转接片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,所述第一物流线、所述第二物流线、所述第三物流线和所述第四物流线平行布置。

在本发明的一些实施例中,所述第一物流线和/或所述第一转运机构上设有第一扫码组件。

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一物流线下方,并且基于所述第一扫码组件的反馈,所述第一转运机构将所述第一物流线上的所述配对电芯转运到所述第一不良品带上或所述电芯-转接片组合工位。

在本发明的一些实施例中,所述第一焊接工位和所述第一辅助工位之间设有焊印检测机构和焊印清洁机构。

在本发明的一些实施例中,所述第一辅助工位设有第一贴胶机构和第一贴胶检测机构。

在本发明的一些实施例中,上述焊接模块进一步包括:顶盖供料物流线,所述顶盖供料物流线用于传输顶盖,并且所述顶盖上设有条码;第二不良品带;第四转运机构,所述第四转运机构在所述顶盖供料物流线、所述第二不良品带和所述顶盖放料工位之间可旋转设置,并且所述第四转运机构和/或所述顶盖供料物流线上设有第二扫码组件,基于所述第二扫码组件的反馈,所述第四转运机构将所述顶盖供料物流线上的顶盖转运至所述第二不良品带或所述顶盖放料工位。

在本发明的一些实施例中,所述第二辅助工位设有焊印检测机构、第二贴胶机构和第二贴胶检测机构。

在本发明的一些实施例中,上述焊接模块进一步包括:第三不良品带;第五转运机构,所述第五转运机构在所述电芯翻转工位和所述第三不良品带之间可旋转设置,所述第五转运机构基于所述焊印检测机构和/或所述第二贴胶检测机构的反馈将所述电芯翻转工位上的电芯转运至所述第三不良品带或所述下料工位。

在本发明的一些实施例,上述焊接模块进一步包括:第四不良品带;第六转运机构,所述第六转运机构在所述第四不良品带和所述下料工位之间可旋转设置,并且所述下料工位和/或所述第六转运机构上设有第三扫码组件,所述第六转运机构基于所述第三扫码组件的反馈将所述下料工位上的电芯转运至所述第四不良品带。

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极耳和转接片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极耳和转接片焊接模块的结构示意图;

图3是根据本发明又一个实施例的锂电池极耳和转接片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极耳和转接片焊接模块。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、第二物流线200、第一转运机构300、第三物流线400、第二转运机构500、第四物流线600和第三转运机构700。

根据本发明的实施例,参考图1,第一物流线100上设有夹具(未示出),夹具用于盛放配对电芯10。具体的,第一物流线100采用上下层循环方式,并且第一物流线100上层放置夹具,该夹具上安装配对电芯10,第一物流线100的下层用于电芯被抓取后空置夹具的回流,并且该第一物流线100一次运输一对或多对配对电芯10。

根据本发明的实施例,参考图1,沿着第二物流线200的运行方向,第二物流线200的上方设有转接片放料工位21、电芯-转接片组合工位22、第一焊接工位23、第一辅助工位24和中转工位25。具体的,转接片供料设备(未示出)上设置有上料对接位、工作位、空载下料位,该上料对接位与转接片上料工位21相对,利用机器人(未示出)快速将上料对接位上的转接片20取料后放置于转接片放料工位21上,随着第二物流线200的运行,转接片20被运输至电芯-转接片组合工位22,同时第一物流线100上的配对电芯也被转运至电芯-转接片组合工位22,此时转接片20与配对电芯10进行组合(转接片20在下,配对电芯10极耳在上或兼容转接片20在上配对电芯10极耳在下),组合后的电芯和转接片组合被运输至第一焊接工位23,对配对电芯10的极耳与转接片20进行焊接,使配对电芯10和转接片20成为结合体,该过程可采用超声波焊接、电阻焊接和激光焊接等多种焊接方式(焊接前使用保护压板对配对电芯的极耳和转接片进行压紧,并且配备负压吸尘和吹保护气体等防护措施),即本申请将极耳焊接和转接片焊接组合到一起,相较于现有极耳焊接设备和转接片激光焊接设备采用物流线和托盘衔接方式,本申请的焊接模块降低了硬件和人力投入成本,提升了厂房利用率和设备综合效率;随着焊接后的电芯被转运至第一辅助工位24,第一辅助工位24设有第一贴胶机构(未示出)和第一贴胶检测机构(未示出),即在第一辅助工位对焊接后的电芯的焊印处进行贴胶,并对其贴胶质量进行检测,最后将贴胶后的电芯转运至中转工位25。

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-转接片组合工位22之间可旋转设置,即利用第一转运机构300将第一物流线100上的配对电芯转运至第二物流线200上的电芯-转接片组合工位22与转接片20进行组合。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配对电芯10的转运。

根据本发明的实施例,参考图1,沿着第三物流线400的运行方向,第三物流线400的上方设有顶盖放料工位41、电芯-顶盖组合工位42、第二焊接工位43、第二辅助工位44和合芯工位45。具体的,利用机器人(未示出)快速将顶盖40取料后放置于顶盖放料工位41上,随着第三物流线400的运行,顶盖40被运输至电芯-顶盖组合工位42,同时第二物流线200中转工位25上的贴胶后电芯也被转运至电芯-顶盖组合工位42,实现贴胶电芯与顶盖的组合,组合后的电芯和顶盖被运输至第二焊接工位43用于焊接转接片和顶盖,使电芯和顶盖成为结合体,该过程可采用激光焊接(焊接前使用保护压板对转接片与顶盖进行压紧,并且配备负压吸尘和吹保护气体等防护措施);随着焊接后的电芯被转运至第二辅助工位44,第二辅助工位24设有焊印CCD检测机构(未示出)、第二贴胶机构(未示出)和第二贴胶检测机构(未示出),即在第二辅助工位对焊接后的电芯的焊印处依次进行CCD检测和贴胶,并对其贴胶质量进行检测,最后将贴胶后的电芯转运至合芯工位45,在该合芯工位45,采用外设动力源驱动第三物流线400上的夹具沿固定旋转轴进行翻转,完成电芯由平躺转变位竖直合拢状态(顶盖朝下)。

根据本发明的实施例,参考图1,第二转运机构500在中转工位25和电芯-顶盖组合工位42之间可旋转设置,即利用第二转运机构500将第二物流线200上的中转工位25上的贴胶电芯转运至第三物流线400上的电芯-顶盖组合工位42与顶盖40进行组合。优选地,第二转运机构500为机器人,即该机器人通过机械手实现配对贴胶电芯的转运。

根据本发明的实施例,参考图1,沿着第四物流线600的运行方向,第四物流线600的上方设有放料工位61、电线捆胶工位62、捆胶检测工位63、电芯翻转工位64和下料工位65。具体的,第三物流线400上合芯工位45的电芯被转运至第四物流线600上的放料61,随着第四物流线600的运行,电芯被传输至电线捆胶工位62、对合芯后的电芯黏贴固定胶纸,例如对双电芯(除顶盖侧外)各侧边黏贴2道捆绑胶纸(贴胶数量不限于具体数值),然后捆胶后的电芯被运输至捆胶检测工位63进行胶纸黏贴情况检测,然后捆胶后的电芯继续顺行至电芯翻转工位64,在该电芯翻转工位64,为满足下工序来料需求,在该工位对捆胶检测OK后的电芯进行空间翻转180°,使顶盖朝上,最后翻转后电芯经下料工位65后下料。优选地,第一物流线100、第二物流线200、第三物流线400和第四物流线600平行布置。

根据本发明的实施例,第三转运机构700在合芯工位45和放料工位61之间可旋转设置,即利用第三转运机构700将第三物流线400上合芯工位45的电芯被转运至第四物流线600上的放料工位61。优选地,第三转运机构700为机器人,即该机器人通过机械手实现配对贴胶电芯的转运。

根据本发明实施例的锂电池极耳和转接片焊接模块,通过采用第二物流线、第三物流线和第四物流线,并且沿着第二物流线的运行方向,第二物流线的上方设有转接片放料工位、电芯-转接片组合工位、第一焊接工位、第一辅助工位和中转工位,即在第二物流线的电芯-转接片组合工位将配对电芯的极耳与转接片组合,然后在第一焊接工位将配对电芯的极耳与转接片进行焊接,使配对电芯和转接片成为结合体,即本申请将极耳焊接和转接片焊接组合到一起,相较于现有极耳焊接设备和转接片激光焊接设备采用物流线和托盘衔接方式,本申请的焊接模块降低了硬件和人力投入成本,提升了厂房利用率和设备综合效率;并且沿着第三物流线的运行方向,第三物流线的上方设有顶盖放料工位、电芯-顶盖组合工位、第二焊接工位、第二辅助工位和合芯工位,沿着第四物流线的运行方向,第四物流线的上方设有电线捆胶工位、捆胶检测工位、电芯翻转工位和下料工位,并且在第二物流线上的中转工位和第三物流线上的电芯-顶盖组合工位之间设置可旋转的第二转运机构,在第三物流线上的合芯工位和第四物流线上的电芯捆胶工位之间设置可旋转的第三转运机构,即通过第二转运机构实现第二物流线和第三物流线的衔接,通过第三转运机构实现第三物流线和第四物流线的衔接,即通过采用两套主物流线(第二物流线和第三物流线),高效的实现各工序间的合理衔接,动作衔接更紧密,控制系统集成度更高,降低了设备操作和维护难度,提升了设备运行稳定性和产品一致性。

进一步地,为了保证后续配对电芯的质量,第一物流线100和/或第一转运机构300上设有第一扫码组件(未示出),例如在第一物流线100上设置第一扫码组件,对其上的配对电芯上条码进行识别,以获得配对电芯的质量信息;或在第一转运机构300上设置第一扫码组件,即在第一转运机构300转运配对电芯过程中对配对电芯上的条码进行识别,以获得配对电芯的质量信息。

进一步地,参考图2,上述焊接模块还包括第一不良品带800,该第一不良品带800设在第一物流线100下方,并且基于第一扫码组件的反馈,第一转运机构300将第一物流线300上的配对电芯10转运到第一不良品带800上或电芯-转接片组合工位22。具体的,通过第一物流线300和/或第一转运机构300上设置的第一扫码组件反馈的配对电芯质量信息,将低于质量标准的配对电芯即不良品转运至第一不良品带800,而将符合质量标准的配对电芯即良品转运至电芯-转接片组合工位22。需要说明的是,配对电芯10的质量标准为本领域公知技术,此处不再赘述。

进一步地,参考图2,第一焊接工位23和第一辅助工位24之间设有焊印检测机构26和焊印清洁机构27,即在第一焊接工位23完成配对电芯10和转接片20的焊接后,随着第二物流线200的运行,对焊接后的电芯进行焊印检测和焊印清洁,然后再传输至第一辅助工位24对焊印处进行贴胶,并对其贴胶质量进行检测。

进一步地,参考图2,上述焊接模块还包括:顶盖供料物流线900、第二不良品带1000和第四转运机构1100。

根据本发明的实施例,顶盖供料物流线900用于传输顶盖90,并且顶盖90上设有条码(未示出)。具体的,顶盖供料物流线900设在第三物流线400的上游。

根据本发明的实施例,第二不良品带1000设在顶盖供料物流线900和第三物流线400之间。

根据本发明的实施例,第四转运机构1100在顶盖供料物流线900、第二不良品带1000和顶盖放料工位41之间可旋转设置,并且第四转运机构1100和/或顶盖供料物流线900上设有第二扫码组件(未示出),基于第二扫码组件的反馈,第四转运机构1100将顶盖供料物流线900上的顶盖90转运至第二不良品带1000或顶盖放料工位41。具体的,通过第四转运机构1100和/或顶盖供料物流线900上设置的第二扫码组件反馈的顶盖质量信息,将低于质量标准的顶盖即不良品转运至第二不良品带1000,而将符合质量标准的顶盖即良品转运至顶盖放料工位41。需要说明的是,顶盖90的质量标准为本领域公知技术,此处不再赘述。

进一步地,参考图3,上述焊接模块还包括:第三不良品带1200和第五转运机构1300。

根据本发明的实施例,第五转运机构1300在电芯翻转工位64和第三不良品带1200之间可旋转设置,第五转运机构1300基于第三物流线400上第二辅助工位44的第二焊印检测机构和/或第二贴胶检测机构的反馈将电芯翻转工位64上的电芯转运至第三不良品带1200上。具体的,通过第二焊印检测机构和/或第二贴胶检测机构反馈的电芯的焊印和贴胶质量信息,将低于质量标准的电芯即不良品转运至第三不良品带1200,而将符合质量标准的电芯即良品转运至下料工位65。需要说明的是,电芯的焊印和贴胶质量标准为本领域公知技术,此处不再赘述。

进一步地,参考图3,上述焊接模块还包括:第四不良品带1400和第六转运机构1500。

根据本发明的实施例,第六转运机构1500在第四不良品带1400和下料工位65之间可旋转设置,并且下料工位65和/或第六转运机构1500上设有第三扫码组件(未示出),第六转运机构1500基于第三扫码组件的反馈将下料工位65上的电芯转运至第四不良品带1400。具体的,通过下料工位65和/或第六转运机构1500上第三扫码组件反馈的电芯质量信息,将低于质量标准的电芯即不良品转运至第四不良品带1400。需要说明的是,电芯的质量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。

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