专利名称：一种动力电池正负极柱四头超声波焊接设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于自动焊接动力电池极片与极耳的焊接设备，尤其涉及一种超声波机械手焊接设备。
背景技术：
目前的超声波焊接设备仅限于单头或双头的超声波系统焊接，其中的双头超声波焊接设备具有两套用于焊接电池正极或者电池负极的超声波焊接系统，对于该种结构的超声波焊接设备，动力电池需要在焊接正极或负极的超声波焊接设备上完成正极或负极焊接后再被移送至焊接负极或正极的超声波焊接设备上完成负极或正极的焊接，因此，现有超声波焊接设备无法实现对一个电池的正极和负极同时焊接及同一平台焊接，焊接 正负极需要多台设备和多次重复装夹，不仅效率低，而且还会影响电池的焊接效果。该 种超声波焊接设备例如是申请号为201210014329.4的中国发明专利申请和专利号为ZL201020112930. 3的中国实用新型专利。
发明内容
本发明的目的是提供一种可提供电池正极和负极焊接的超声波焊接设备。本发明采用的技术方案为一种动力电池正负极柱四头超声波焊接设备，包括正极和负极超声波焊接机头，所述正极超声波焊接机头包括两套正极滑轨滑动装置，分别作为第一和第二正极滑轨滑动装置，以及两套正极超声波焊接系统，分别作为用于焊接上面多层正极极片与正极极柱的第一正极超声波焊接系统和用于焊接下面多层正极极片与正极极柱的第二正极超声波焊接系统；所述正极滑轨滑动装置包括沿竖直方向导向的正极滑轨和与正极滑轨滑动配合连接的正极滑块，第一和第二正极超声波焊接系统分别安装于第一和第二正极滑轨滑动装置的正极滑块上，所述正极超声波焊接机头还包括带动第一和第二正极滑轨滑动装置的正极滑块上、下滑动的正极驱动系统；所述负极超声波焊接机头包括两套负极滑轨滑动装置，分别作为第一和第二负极滑轨滑动装置，以及两套负极超声波焊接系统，分别作为用于焊接上面多层负极极片与负极极柱的第一负极超声波焊接系统和用于焊接下面多层负极极片与负极极柱的第二负极超声波焊接系统；所述负极滑轨滑动装置包括沿竖直方向导向的负极滑轨和与负极滑轨滑动配合连接的负极滑块，第一和第二负极超声波焊接系统分别安装于第一和第二负极滑轨滑动装置的负极滑块上，所述负极超声波焊接机头还包括带动第一和第二负极滑轨滑动装置的负极滑块上、下滑动的负极驱动系统。其中，两套正极滑轨滑动装置的正极滑轨为同一滑轨，第一第二正极滑轨滑动装置的正极滑块上、下布置；两套负极滑轨滑动装置的负极滑轨为同一滑轨，第一第二负极滑轨滑动装置的负极滑块上、下布置；所述正极和负极超声波焊接机头并排设置，所述动力电池正负极柱四头超声波焊接设备还包括用于移送待焊接电池的输送装置，所述输送装置位于正极和负极超声波焊接机头的前方，且使第一正、负极超声波焊接系统的超声模具位于设置在待焊接电池的第一端的上面多层正、负极极片的上方，及使第二正、负极超声波焊接系统的超声模具位于设置于待焊接电池的第一端的下面多层正、负极极片的下方。
其中，两套正极滑轨滑动装置的正极滑轨为同一滑轨，第一、第二正极滑轨滑动装置的正极滑块上、下布置；两套负极滑轨滑动装置的负极滑轨为同一滑轨，第一、第二负极滑轨滑动装置的负极滑块上、下布置；所述正极和负极超声波焊接机头相向设置，所述动力电池正负极柱四头超声波焊接设备还包括用于移送待焊接电池的输送装置，所述输送装置位于正极和负极超声波焊接机头之间，且使第一、第二正极超声波焊接系统的超声模具分别位于设置在待焊接电池的第一端的上、下面多层正极极片的上方和下方，及使第一、第二负极超声波焊接系统的超声模具分别位于设置在待焊接电池的与第一端相对的第二端的上、下面多层负极极片的上方和下方。其中，所述正极和负极超声波焊接机头相向设置，所述第一、第二正极超声波焊接系统在第一水平方向上并排设置，所述第一、第二负极超声波焊接系统在与第一水平方向平行的第二水平方向上并排设置，所述动力电池正负极柱四头超声波焊接设备还包括用于移送待焊接电池的输送装置，所述输送装置位于正极和负极超声波焊接机头之间，且使第一正、负极超声波焊接系统的超声模具分别位于设置在待焊接电池的第一端的上面多层正、负极极片的上方，及使第二正、负极超声波焊接系统的超声模具分别位于设置在待焊接电池的第一端的下面多层正、负极极片的下方。其中，所述正极滑轨为两根平行设置的正极导向柱，所述正极滑块为安装法兰。其中，所述正极驱动系统包括分别带动两套正极滑轨滑动装置的正极滑块上下运动的第一、第二正极气缸。其中，所述负极滑轨为两根平行设置的负极导向柱，所述负极滑块为安装法兰。其中，所述负极驱动系统包括分别带动两套负极滑轨滑动装置的负极滑块上下运动的第一、第二负极气缸。其中，所述动力电池正负极柱四头超声波焊接设备还包括电池装夹装置，所述电池装夹装置包括用于放置电池本体和电池正、负极的定位板，以及用于保持上面、下面多层正极极片与电池正极极柱的相对位置关系和用于保持上面、下面多层负极极片、与电池负极极柱的相对位置关系的装夹压板，所述装夹压板与上面多层正极极片和上面多层负极极片之间分别具有供位于上方的第一正、负极超声波焊接系统从上面多层正、负极极片的上表面完成焊接的上焊接间隙，装夹压板与下面多层正极极片和下面多层负极极片之间分别具有供位于下方的第二正、负极超声波焊接系统从下面多层正、负极极片的下表面完成焊接的下焊接间隙。其中，所述输送装置包括受控于电气控制系统的电机和由电机驱动的丝杠螺母传动机构，用于装夹待焊接电池的电池装夹装置固定安装于丝杠螺母传动机构的螺母上。本发明的有益效果为本发明的动力电池正负极柱四头超声波焊接设备可以对一个电池的正极和负极同时或者分时进行焊接，及同一平台焊接，无需进行多次重复装夹，具有效率较高及可获得较好焊接效果的优势。
图I为根据本发明动力电池正负极柱四头超声波焊接设备的第一种实施方式的立体结构示意图；图2为图I的主视图；图3示出了图I和2中的正极和负极超声波焊接机头的一种实施结构的立体示意图；图4为图3的主视图；图5为图3的去除外罩的主视图；图6a和6b分别以不同视角示出了电池结构；图7示出了本发明动力电池正负极柱四头超声波焊接设备的第二种实施方式的立体结构示意图； 图8为图7的主视图；图9示出了本发明动力电池正负极柱四头超声波焊接设备的第三种实施方式的立体结构示意图；图IOa示出了针对第一种实施方式的电池装夹装置的立体图；图IOb示出了图IOa的主视图；图Ila示出了针对第二种实施方式的电池装夹装置的立体图；图Ilb示出了针对第二种实施方式的电池装夹装置的另一视角的立体图；图Ilc示出了图Ila端面视图；图Ild示出了图Ild的A-A向剖视图；图12示出了针对第三种实施方式的电池装夹装置的立体图。
具体实施例方式如图6a和6b,图IOa和IOb,图11a、lib、Ilc和lid,以及图12所示，本发明所涉
及的待焊接电池的共有技术特征为均包括电池本体，电池正极和电池负极，其中电池正极包括上面多层正极极片5-3、下面多层正极极片5-4和位于上、下面多层正极极片之间的电池正极极柱5-1，电池负极包括上面多层负极极片5-5、下面多层负极极片5-6和位于上、下面多层负极极片之间的电池负极极柱5-2。惯常使用的超声波焊接系统包括超声模具和与超声模具连接的超声波换能装置，超声波换能装置将超声波发生器产生的高频交流电信号转换成机械量，并将该机械量提供给超声模具，由超声模具将机械量转换为热量对电池的极片与极柱进行焊接。用于焊接电池正极与负极的超声波焊接系统的区别为系统工作参数不相同，这是本领域技术人员所熟知的技术，在此不再进行说明。实施例I :所针对的电池结构如图6a和6b，以及图IOa和IOb所示，电池正极与负极位于电池本体的同一端。如图I至4所示，本发明的动力电池正负极柱四头超声波焊接设备包括正极和负极超声波焊接机头2a、2b，正极超声波焊接机头2a包括两套正极滑轨滑动装置，分别作为第一和第二正极滑轨滑动装置，以及两套正极超声波焊接系统2a_l，分别作为用于焊接上面多层正极极片与正极极柱的第一正极超声波焊接系统和用于焊接下面多层正极极片与正极极柱的第二正极超声波焊接系统；正极滑轨滑动装置包括沿竖直方向导向的正极滑轨2a-6和与正极滑轨滑动配合连接的正极滑块，第一和第二正极超声波焊接系统分别安装于第一和第二正极滑轨滑动装置的正极滑块2a-2a，2a_2b上，正极超声波焊接机头还包括带动第一和第二正极滑轨滑动装置的正极滑块上、下滑动的正极驱动系统，其中，焊接时，两个正极滑块相向运动，完成焊接时，两个正极滑块相背离。在本实施例中，正极滑轨可以为两根平行设置的正极导向柱，正极滑块可以为安装法兰，该正极滑轨也可以为例如是燕尾槽或矩形槽等的槽式结构。负极超声波焊接机头2b包括两套负极滑轨滑动装置，分别作为第一和第二负极滑轨滑动装置，以及两套负极超声波焊接系统2b-l，分别作为用于焊接上面多层负极极片与负极极柱的第一负极超声波焊接系统和用于焊接下面多层负极极片与负极极柱的第二负极超声波焊接系统；负极滑轨滑动装置可以与正极滑轨滑动装置具有相同的结构，即包括沿竖直方向导向的负极滑轨2b-6和与负极滑轨滑动配合连接的负极滑块，第一和第二负极超声波焊接系统分别安装于第一和第二负极滑轨滑动装置的负极滑块2b-2a，2b-2b上，负极超声波焊接机头还包括带动第一和第二负极滑轨滑动装置的负极滑块上、下滑动的负极驱动系统。在本实施例中，用于安装正极和负极超声波焊接机头2a、2b的安装板2_5上可 设置用于限制正极滑块2a-2a，2a_2b上、下滑动范围的腰形槽，以及用于限制负极滑块2b-2a，2b_2b上、下滑动范围的腰形槽，在此为两个正极滑块和负极滑块(安装法兰)的一部分嵌入与各自相对应的腰形槽中。在本实施例中，两套正极滑轨滑动装置的正极滑轨为同一滑轨，即两根正极导向柱，第一、第二正极滑轨滑动装置的正极滑块2a-2a，2a_2b上、下布置；两套负极滑轨滑动装置的负极滑轨为同一滑轨，第一、第二负极滑轨滑动装置的负极滑块2b-2a，2b_2b上、下布置；正极和负极超声波焊接机头2a、2b并排设置，动力电池正负极柱四头超声波焊接设备的用于移送待焊接电池的输送装置3位于正极和负极超声波焊接机头2a、2b的前方，且使第一正、负极超声波焊接系统的超声模具位于设置在待焊接电池的第一端的上面多层正、负极极片的上方，及使第二正、负极超声波焊接系统的超声模具位于设置于待焊接电池的第一端的下面多层正、负极极片的下方。焊接时，待焊接电池可以在输送装置3的移送下先完成电池正极或负极的焊接再完成电池负极或正极的焊接，如果对正极和负极超声波焊接机头2a、2b间的间距进行合适的调整，可以同时完成电池正极与负极的焊接。实施例2 :所针对的电池结构如图Ila至Ild所示，电池正极与负极分设于电池本体的两端。如图7和8所示，与实施例I不同的结构为正极和负极超声波焊接机头2a、2b相向设置，其中，二者可以正对(指正、负极超声波焊接系统的超声模具的正对)，也可以错位布置，动力电池正负极柱四头超声波焊接设备的用于移送待焊接电池的输送装置3位于正极和负极超声波焊接机头2a、2b之间，且使第一、第二正极超声波焊接系统的超声模具分别位于设置在待焊接电池的第一端的上、下面多层正极极片的上方和下方，及使第一、第二负极超声波焊接系统的超声模具分别位于设置在待焊接电池的与第一端相对的第二端的上、下面多层负极极片的上方和下方。焊接时，待焊接电池可以在输送装置3的移送下同时或者分时完成电池正极或负极的焊接。
实施例3 :所针对的电池结构如图12所示，电池正极与负极均位于电池本体的同一端。如图9所示，两套正极滑轨滑动装置的正极滑轨，以及两套负极滑轨滑动装置的负极滑轨均分开设置，以使正极和负极超声波焊接机头2a、2b相向设置，而第一第二正极超声波焊接系统在第一水平方向上并排设置，第一、第二负极超声波焊接系统在与第一水平方向平行的第二水平方向上并排设置，动力电池正负极柱四头超声波焊接设备的用于移送待焊接电池的输送装置3位于正极和负极超声波焊接机头2a、2b之间，且使第一正、负极超声波焊接系统的超声模具分别位于设置在待焊接电池的第一端的上面多层正、负极极片的上方，及使第二正、负极超声波焊接系统的超声模具分别位于设置在待焊接电池的第一端的下面多层正、负极极片的下方。在本实施例中，第一负极超声波焊接系统相对第二负极超声波焊接系统具有较高的位置，第一正极超声波焊接系统相对第二正极超声波焊接系统 具有较高的位置。焊接时，待焊接电池可以在输送装置3的移送下先同时完成上面多层正极极片5-3和上面多层负极极片5-5的焊接，再同时完成下面多层正极极片5-4和下面多层负极极片5-6的焊接，或者分时完成上面多层正极极片5-3和上面多层负极极片5-5，以及下面多层正极极片5-4和下面多层负极极片5-6的焊接，本领域技术人员可以在该结构的基础上通过实际需要选择适当的焊接方式。如图I至4所示，以上的正极驱动系统可以包括分别带动两套正极滑轨滑动装置的正极滑块上下运动的第一、第二正极气缸2a-3a、2a_3b。以上的负极驱动系统包括分别带动两套负极滑轨滑动装置的负极滑块上下运动的第一、第二负极气缸2b-3a、2b_3b。第一、第二正极气缸2a_3a、2a_3b,以及第一、第二负极气缸2b_3a、2b_3b,或者其他结构的驱动系统均受控于例如是PLC控制系统的电气控制系统4。以上的输送装置3可包括受控于电气控制系统4的电机和由电机驱动的丝杠螺母传动机构，装夹待焊接电池的电池装夹装置6可通过输送装置3的输送平台固定安装于丝杠螺母传动机构的螺母上。本发明的正极和负极超声波焊接机头2a、2b可以进行点焊和滚焊，若进行滚焊，正极超声波焊接机头2a还应该包括分别带动第一、第二正极超声波焊接系统的超声模具转动的电机，负极超声波焊接机头2b还应该包括分别带动第一、第二负极超声波焊接系统的超声模具转动的电机。为了保证焊接位置的准确度，本发明的动力电池正负极柱四头超声波焊接设备还可包括如图IOa和10b，图lla、llb、llc和lld，以及图12所示的电池装夹装置6，该电池装夹装置可包括用于放置电池本体和电池正、负极的定位板，以及用于保持上面、下面多层正极极片5-3、5_4与电池正极极柱5-1的相对位置关系和保持上面、下面多层负极极片5-5、5-6与电池负极极柱5-2的相对位置关系的装夹压板，其中，装夹压板与上面多层正极极片5-3和上面多层负极极片5-5之间分别具有供位于上方的第一正、负极超声波焊接系统从上面多层正、负极极片的上表面将极片与对应的极柱焊接在一起的上焊接间隙，装夹压板与下面多层正极极片5-4和下面多层负极极片5-6之间分别具有供位于下方的第二正、负极超声波焊接系统从下面多层正、负极极片的下表面将极片与对应的极柱焊接在一起的下焊接间隙，这样即可保证焊接的可靠性，又可提高焊接效率。其中，该装夹压板在固定好极片与极柱后即可通过紧固件固定于定位板上。图IOa和IOb示出了适合于实施例I的电池结构的电池装夹装置，其中，装夹压板包括从上部包围上面多层正、负极极片上的上部压板6a_3和从下部包围下面多层正、负极极片6a_2的下部压板6a_2。图Ila至Ild示出了适合于实施例2的电池结构的电池装夹装置，其中，装夹压板包括位于电池正极侧的正极压板和位于电池负极侧的负极压板，正极压板与负极压板均包括实施例I中的上部压板6b-2、下部压板6b-l，以及上部压板6b-4、下部压板6b-3。图12示出了适合于实施例3的电池结构的电池装夹装置，其中，装夹压板包括从上部包围上面多层正、负极极片上的上部压板6a_3和从下部包围下面多层正、负极极片6a-2的下部压板6a_2，且还包括将电池正极与负极分隔开的分隔块。
以上所述仅为本发明较佳的实施方式，并非用来限定本发明的实施范围，但凡在本发明的保护范围内所做的等效变化及修饰，皆应认为落入了本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种动力电池正负极柱四头超声波焊接设备，其特征在于包括正极和负极超声波焊接机头，所述正极超声波焊接机头包括两套正极滑轨滑动装置，分别作为第一和第二正极滑轨滑动装置，以及两套正极超声波焊接系统，分别作为用于焊接上面多层正极极片与正极极柱的第一正极超声波焊接系统和用于焊接下面多层正极极片与正极极柱的第二正极超声波焊接系统；所述正极滑轨滑动装置包括沿竖直方向导向的正极滑轨和与正极滑轨滑动配合连接的正极滑块，第一和第二正极超声波焊接系统分别安装于第一和第二正极滑轨滑动装置的正极滑块上，所述正极超声波焊接机头还包括带动第一和第二正极滑轨滑动装置的正极滑块上、下滑动的正极驱动系统； 所述负极超声波焊接机头包括两套负极滑轨滑动装置，分别作为第一和第二负极滑轨滑动装置，以及两套负极超声波焊接系统，分别作为用于焊接上面多层负极极片与负极极柱的第一负极超声波焊接系统和用于焊接下面多层负极极片与负极极柱的第二负极超声波焊接系统；所述负极滑轨滑动装置包括沿竖直方向导向的负极滑轨和与负极滑轨滑动配合连接的负极滑块，第一和第二负极超声波焊接系统分别安装于第一和第二负极滑轨滑动装置的负极滑块上，所述负极超声波焊接机头还包括带动第一和第二负极滑轨滑动装置的负极滑块上、下滑动的负极驱动系统。
2.根据权利要求I所述的动力电池正负极柱四头超声波焊接设备，其特征在于两套正极滑轨滑动装置的正极滑轨为同一滑轨，第一、第二正极滑轨滑动装置的正极滑块上、下布置；两套负极滑轨滑动装置的负极滑轨为同一滑轨，第一、第二负极滑轨滑动装置的负极滑块上、下布置；所述正极和负极超声波焊接机头并排设置，所述动力电池正负极柱四头超声波焊接设备还包括用于移送待焊接电池的输送装置，所述输送装置位于正极和负极超声波焊接机头的前方，且使第一正、负极超声波焊接系统的超声模具位于设置在待焊接电池的第一端的上面多层正、负极极片的上方，及使第二正、负极超声波焊接系统的超声模具位于设置于待焊接电池的第一端的下面多层正、负极极片的下方。
3.根据权利要求I所述的动力电池正负极柱四头超声波焊接设备，其特征在于两套正极滑轨滑动装置的正极滑轨为同一滑轨，第一第二正极滑轨滑动装置的正极滑块上、下布置；两套负极滑轨滑动装置的负极滑轨为同一滑轨，第一、第二负极滑轨滑动装置的负极滑块上、下布置；所述正极和负极超声波焊接机头相向设置，所述动力电池正负极柱四头超声波焊接设备还包括用于移送待焊接电池的输送装置，所述输送装置位于正极和负极超声波焊接机头之间，且使第一、第二正极超声波焊接系统的超声模具分别位于设置在待焊接电池的第一端的上、下面多层正极极片的上方和下方，及使第一第二负极超声波焊接系统的超声模具分别位于设置在待焊接电池的与第一端相对的第二端的上、下面多层负极极片的上方和下方。
4.根据权利要求I所述的动力电池正负极柱四头超声波焊接设备，其特征在于所述正极和负极超声波焊接机头相向设置，所述第一、第二正极超声波焊接系统在第一水平方向上并排设置，所述第一第二负极超声波焊接系统在与第一水平方向平行的第二水平方向上并排设置，所述动力电池正负极柱四头超声波焊接设备还包括用于移送待焊接电池的输送装置，所述输送装置位于正极和负极超声波焊接机头之间，且使第一正、负极超声波焊接系统的超声模具分别位于设置在待焊接电池的第一端的上面多层正、负极极片的上方，及使第二正、负极超声波焊接系统的超声模具分别位于设置在待焊接电池的第一端的下面多层正、负极极片的下方。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的动力电池正负极柱四头超声波焊接设备，其特征在于所述正极滑轨为两根平行设置的正极导向柱，所述正极滑块为安装法兰。
6.根据权利要求I至4中任一项所述的动力电池正负极柱四头超声波焊接设备，其特征在于所述正极驱动系统包括分别带动两套正极滑轨滑动装置的正极滑块上下运动的第一、第二正极气缸。
7.根据权利要求I至4中任一项所述的动力电池正负极柱四头超声波焊接设备，其特征在于所述负极滑轨为两根平行设置的负极导向柱，所述负极滑块为安装法兰。
8.根据权利要求I至4中任一项所述的动力电池正负极柱四头超声波焊接设备，其特征在于所述负极驱动系统包括分别带动两套负极滑轨滑动装置的负极滑块上下运动的第一、第二负极气缸。
9.根据权利要求I至4中任一项所述的动力电池正负极柱四头超声波焊接设备，其特征在于还包括电池装夹装置，所述电池装夹装置包括用于放置电池本体和电池正、负极的定位板，以及用于保持上面、下面多层正极极片与电池正极极柱的相对位置关系和用于保持上面、下面多层负极极片、与电池负极极柱的相对位置关系的装夹压板，所述装夹压板与上面多层正极极片和上面多层负极极片之间分别具有供位于上方的第一正、负极超声波焊接系统从上面多层正、负极极片的上表面完成焊接的上焊接间隙，装夹压板与下面多层正极极片和下面多层负极极片之间分别具有供位于下方的第二正、负极超声波焊接系统从下面多层正、负极极片的下表面完成焊接的下焊接间隙。
10.根据权利要求2、3或4所述的动力电池正负极柱四头超声波焊接设备，其特征在于所述输送装置包括受控于电气控制系统的电机和由电机驱动的丝杠螺母传动机构，用于装夹待焊接电池的电池装夹装置固定安装于丝杠螺母传动机构的螺母上。
全文摘要
本发明公开了一种动力电池正负极柱四头超声波焊接设备，包括结构基本相同的正极和负极超声波焊接机头，超声波焊接机头包括两套滑轨滑动装置和两套超声波焊接系统，分别作为用于焊接电池正极与负极的第一和第二正极超声波焊接系统；滑轨滑动装置包括沿竖直方向导向的滑轨和与滑轨滑动配合连接的滑块，第一和第二正极超声波焊接系统分别安装于第一和第二正极滑轨滑动装置的滑块上，超声波焊接机头还包括带动滑块上、下滑动的驱动系统。本发明的动力电池正负极柱四头超声波焊接设备可以对一个电池的正极和负极同时或者分时进行焊接，及同一平台焊接，无需进行多次重复装夹，具有效率较高及可获得较好焊接效果的优势。
文档编号B23K20/10GK102861984SQ20121038035
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者雷广伟 申请人:雷广伟