一种锂电池极片极耳焊接设备的制作方法

本申请涉及锂电池生产设备的领域，尤其是涉及一种锂电池极片极耳焊接设备。

背景技术：

锂电池的极耳是从其内部极片中引出的金属导电体，主要作为锂电池正负两极进行充放电时的接触点，正极通常采用铝极耳，负极通常采用镍极耳或者铜镀镍极耳。

锂电池在卷绕之前，需要将极耳焊接到极片上，焊接过程通常采用人工放置极片的方式，不但工作效率较低，而且人工放置极耳也无法保证极耳与极片的相对位置，影响后续锂电池的卷绕效果。

技术实现要素：

为了提高在极片上焊接极耳的工作效率和焊接质量，本申请提供一种锂电池极片极耳焊接设备。

本申请提供的一种锂电池极片极耳焊接设备采用如下的技术方案：

一种锂电池极片极耳焊接设备，包括机架、设置机架上用于存放极耳的储料盒、设在机架上的焊接台、设在机架上位于焊接台上方的焊接装置；还包括设在机架上的分取机构和抓取机构，所述分取机构用于将存在储料盒内的极耳取出并使每一个极耳均独立放置，所述抓取机构用于将分取机构中独立的极耳抓取后放置到焊接台上。

通过采用上述技术方案，将需要焊接到极片上的极耳放置到储料盒中，并使极片在卷绕之前经过焊接台，位于储料盒内的极片会经过分取机构被单独分离，保证抓取机构每次只抓取一个极耳，当极片需要焊接极耳的位置移动到焊接台上后，抓取机构将分取机构中独立出的极耳抓取到，并放置到焊接台上的极片上，最后再使焊接装置将极耳和极片焊接在一起，即可实现极耳的自动上料功能，只需在储料盒内的极耳数量较少添加极耳即可，相比于人工在极片上放置极耳，其工作效率较高，定位效果更好，提高了后续极片卷绕后的质量。

可选的，所述分取机构包括设在储料盒下方的输送带、转动连接在机架上的回转轴、多个固设在回转轴上的分料盒、以及带动回转轴转动的驱动件；所述输送带由储料盒向回转轴一侧输送，所述储料盒的底部设有可供极耳通过的开口，所述储料盒的底部与输送带的间距大于一个极耳的厚度，并小于两个极耳的厚度；所述分料盒远离回转轴的一端呈开口设置，所述分料盒的开口厚度仅许一个极耳通过。

通过采用上述技术方案，储料盒内的极片会在重力的作用下从储料盒底部落出，落出的极片会与输送带接触，然后输送带会带动落出储料盒的极片向回转轴一侧移动，并且，在储料盒和输送带间距的作用下，每次被输送带从储料盒下方带出的极片为一个，对堆叠在储料盒内的极片进行初步分料的功能；被输送带移走的极片移动至输送带末端后，正好与回转盘上的分料盒对应，并经过输送带的输送带入分料盒内部，并在分料盒开口的作用下，只会有一个极耳进入分料盒内，分料盒内存有极耳后，驱动件带动转盘转动，将另一个未放置极耳的分料盒转动至输送带末端，等待下一个极耳移动至其内部，从而再次对极耳进行分料功能，抓取机构每次都抓取一个分料盒内的极耳即可，进而保证每次抓取机构在极片上放置的极耳数量是一个。

可选的，所述分料盒的深度小于极耳的长度。

通过采用上述技术方案，使极耳进入分料盒内部后，会有一端处于分料盒的外部，抓取机构就可以抓取极耳位于分料盒外侧的部位，方便与抓取机构的相互配合。

可选的，所述抓取机构包括滑动连接在机架上的抓取件，所述抓取件用于抓取极耳伸出分料盒的一端，所述焊接台位于抓取件和分取机构之间；

所述抓取机构还包括设在机架上用于带动抓取件做靠近或远离分料盒一侧移动的横向驱动件、以及设在机架上用于带动抓取件做竖直方向上升降移动的竖向驱动件。

通过采用上述技术方案，在抓取极耳时，竖向驱动件先带动抓取件向上移动，然后横向驱动件再带动抓取件向分料盒一侧移动，使抓取件从焊接台的上方经过，不干涉焊接台上极片的移动，抓取件将极耳漏出分料盒内的一端抓取到后，横向驱动件先带动抓取件复位，然后竖向驱动件再带动抓取件复位，此时极耳正好下落到焊接台上的极片上，而抓取件抓取的部位正好是极耳需要在极片上漏出的部位，不干涉极片和极耳之间的焊接，在焊接完成后，抓取件松开极耳，即可使极片带动极耳从工作台上离开。

可选的，所述抓取件包括滑动连接在机架上的固定夹板、铰接在固定夹板一端的活动夹板、以及设在固定夹板上带动活动夹板转动的夹持驱动件；所述活动夹板和固定夹板远离两者铰接点的一端间距大于极耳的厚度。

通过采用上述技术方案，将抓取件移动分料盒一侧后，使固定夹板和活动夹板分别位于极耳的上下两侧，然后启动夹持驱动件，使夹持驱动件带动活动夹板向固定夹板一侧转动，将极耳夹持在固定夹板和活动夹板之间，结构简单实用。

可选的，所述夹持驱动件设置为直线气缸，所述活动夹板靠近其铰接点的一端固设有向固定夹板一侧翘起的驱动杆，所述直线气缸的缸体铰接在固定夹板上、活塞杆铰接在驱动杆远离固定夹板的一端。

通过采用上述技术方案，直线气缸的活塞杆伸出或收回时，会相应的带动驱动杆沿固定夹板和活动夹板的铰接点转动，驱动杆则带动活动夹板转动，实现对活动夹板转动的控制。

可选的，所述固定夹板和活动夹板相互靠近的侧壁上均固设有橡胶垫。

通过采用上述技术方案，橡胶垫具有良好的弹性，可以对极耳起到保护作用，使极耳不易受到固定夹板和活动夹板的摩擦，也不易因固定夹板和活动夹板的夹紧力较大而对极耳造成损伤，同时还能依靠两个橡胶垫的自身弹性提高对极耳的夹持力。

可选的，所述机架上固设有安装套，所述储料盒穿设在安装套内，且所述储料盒的外侧壁上固设有限位板，所述限位板抵接在安装套的顶端。

通过采用上述技术方案，在限位板的作用下，使储料盒不会在安装套内下滑，起到对储料盒和输送带间距定位的作用，且储料盒可以向上从安装套内取出，实现了储料盒与机架的拆卸功能，在储料盒内的极耳数量较少或没有后，可直接更换另一个放满极耳的储料盒，然后再对空的储料盒内填入极耳即可，方便了工作人员的在储料盒内放置极耳的工作。

可选的，所述储料盒的顶端也开设有供极耳进入的开口，所述储料盒的底部设有可将储料盒底部开口面积缩小的挡板。

通过采用上述技术方案，向储料盒内放置极耳时，先将挡板缩小储料盒的底部开口，然后将极耳依次从储料盒顶端放入其内部，由于挡板缩小了储料盒内底部开口，因此极耳无法从储料盒底部开口通过，从而使极耳可以堆放在储料盒内；将储料盒插入安装套内后，再将挡板打开，即可使极耳落出。

可选的，所述储料盒底端转动连接有铰接轴，所述挡板位于铰接轴下方并与其固定连接，使所述挡板可沿铰接轴的轴线向靠近或远离储料盒底部开口一侧的转动；所述挡板的上方固设有驱动板，所述驱动板抵接在安装套的内侧壁上，且所述铰接轴上设有蓄力的扭簧，所述扭簧为挡板提供向储料盒底部开口一侧转动的力矩。

通过采用上述技术方案，在安装套的限制下，驱动板无法向远离储料盒的方向转动，即挡板无法向靠近储料盒的一侧转动，即此时储料盒的底部开口可通过极耳；将储料盒从安装套上取下后，驱动板失去安装套的限制，此时在扭簧的作用下，通过铰接轴、驱动板和挡板同时转动，使挡板转动至储料盒的底部开口处，将储料盒的底部开口缩小；反之，将储料盒插入安装套内时，驱动板会先抵接到安装套的顶端，此时继续向下移动储料盒，安装套会给驱动板一个反作用力，推动驱动板向安装套一侧转动，即挡板相远离储料盒底部开口的一侧转动，使挡板可自动打开或关闭。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过储料盒、分取机构和取料机构，实现对极耳的自动上料、焊接工作，相比于人工在极片上放置极耳，工作效率较高，极耳放置到极片上的定位精度提高；

2.分取机构将储料盒中堆叠在一起的极耳相互独立开，保证抓取机构每次只抓取一个极耳到极片上，保证极耳和极片之间的焊接质量；

3.对极耳的抓取动作通过固定夹板和活动夹板的相对运动实现，并且通过直线气缸的方式进行控制，控制方式简单，整体结构简单紧凑。

附图说明

图1是表示本申请实施例中极耳焊接设备的结构示意图。

图2是表示储料盒内部结构的局部剖视图。

图3是表示图2中a部分的放大图。

图4是表示储料盒从安装套中取出后的结构示意图。

图5是表示储料盒与分取机构关系的局部视图。

图6是表示回转驱动件和回转盘连接关系的局部视图。

图7是表示抓取机构结构的局部视图。

图8是表示抓取机构抓住分料盒内极耳后的结构示意图。

图9是表示抓取机构将极耳放置到焊接台上的结构示意图。

附图标记说明：1、机架；11、安装套；2、储料盒；21、限位板；22、安装槽；3、分取机构；31、输送带；32、回转盘；33、分料盒；34、伺服电机；341、减速器；4、焊接台；5、焊接装置；6、抓取机构；61、抓取件；611、固定夹板；612、活动夹板；613、夹持驱动件；614、驱动杆；62、横向驱动件；63、竖向驱动件；64、橡胶垫；7、挡板；71、铰接轴；72、驱动板；73、扭簧。

具体实施方式

以下结合附图1-9对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种锂电池极片极耳焊接设备。

参照图1，极耳焊接装置5包括机架1，机架1上设有储料盒2、分取机构3、焊接台4、焊接装置5和抓取机构6；焊接台4固定连接在机架1上，焊接装置5位于焊接台4的上方，分取机构3和抓取机构6分别位于焊接台4相对的两侧。其中，储料盒2用于存放极耳，使多个极耳堆叠在储料盒2内部；分取机构3用于将储料盒2内的极耳取出后相互分离，把每一个极耳单独独立；抓取机构6用于抓取分取机构3中独立出来的极耳，并将极耳移动到焊接台4上。

在极片进行卷绕之前，使极片从焊接台4上经过，当极片需要焊接极耳的位置移动到焊接台4上后，抓取机构6将一个极耳放置到极片上，然后焊接装置5将极片和极耳焊接在一起，实现极耳和极片的焊接功能。

参照图1和图2，储料盒2呈内部中空上下两端开口的盒体，且储料盒2的内部横截面积与极耳的大小一致，使极耳可从储料盒2的顶部开口进入其内部，并只能在其内部沿高度方向堆叠在一起；分取机构3位于储料盒2的下方，储料盒2内部的极耳在重力的作用下落出，并进入分取机构3中。

参照图3和图4，机架1上固设有安装套11，安装套11呈矩形套筒状，储料盒2的底部穿设在安装套11内，且储料盒2的外侧壁上固设有限位板21，限位板21抵接在安装套11的顶端，使储料盒2无法在重力的作用下从安装套11中滑出，实现了储料盒2与机架1的可拆卸连接，方便在储料盒2内的极耳全部落出后，储料盒2从安装套11上取下后重新装填极耳，并准备另一个放满极耳的储料盒2重新放到安装套11上，使极耳持续进入分取机构3内，保证设备的持续运作。

参照图3和图4，由于储料盒2的底部呈开口状，为了使极耳在装填过程中，不会从储料盒2的底部开口落出，在储料盒2的底部开口处还设有挡板7，挡板7可对储料盒2底部起到遮挡作用，减小储料盒2底部的开口面积，使储料盒2内最下方的极耳抵在挡板7上而无法落出。将储料盒2安装到机架1上后，再打开挡板7，使极耳能够顺利落出，从而方便工作人员在储料盒2内装填极耳，也使极耳不会在储料盒2移动过程中落出。

参照图3，储料盒2的底部设有挡板7的侧壁上开设有安装槽22，安装槽22内转动连接有铰接轴71，挡板7位于铰接轴71的下方与其固定连接，使挡板7可绕铰接轴71的轴线转动，挡板7向储料盒2底部转动时将其开口遮挡，反之，挡板7向远离储料盒2的一侧转动将其开口打开。

参照图3和图4，铰接轴71的上方还设有驱动板72，驱动板72也与铰接轴71固定连接，且驱动板72和挡板7位于同一个平面上，铰接轴71上设有扭簧73，扭簧73的一端与储料盒2固定连接、另一端与铰接轴71固定连接；储料盒2安装在机架1上时，驱动板72位于安装套11和储料盒2之间，驱动板72全部嵌入安装槽22中，此时挡板7也呈竖直状态，扭簧73呈蓄力状态，且储料盒2的底部开口可通过极耳。

将盒体从安装套11上取下后，驱动板72失去安装套11的限制，此时扭簧73带动铰接轴71转动，使驱动板72向远离储料盒2的一侧转动，挡板7也相应的跟随铰接轴71一同转动，使挡板7转动到储料盒2的底部开口处，从而使挡板7遮蔽储料盒2底部开口，使极耳无法从储料盒2内落出。反之，将储料盒2重新插入安装套11内的过程中，水平状态的驱动板72会先接触到安装套11，继续向下移动储料盒2，安装套11会给驱动板72提供一个向上的反作用力，使驱动板72向靠近储料盒2的一侧转动，挡板7则相应的向远离储料盒2底部的开口转动，进而将储料盒2的底部开口打开，以此实现挡板7根据储料盒2位置的自动打开或关闭其底部开口的功能，结构简单实用。

参照图5，分取机构3包括设置在机架1上的输送带31、转动连接在机架1上的回转盘32、带动回转盘32转动的回转驱动件、以及多个固设在回转盘32上的分料盒33。输送带31采用水平皮带输送带31，输送带31的输送方向为由储料盒2向回转盘32一侧输送，水平皮带输送带31位于储料盒2的下方，且储料盒2的底部与输送带31的顶面间距大于一个极耳的厚度，并小于两个极耳的厚度。

从储料盒2底部落出的极耳会落在输送带31上，并有输送带31将极耳送向回转盘32一侧，并在储料盒2和输送带31间距的作用下，使每次从储料盒2底部移出的极耳数量为一个，实现对储料盒2内极耳初步分料的功能。

参照图5和图6，分料盒33呈内部中空的壳体设置，且分料盒33内部空间厚度与极耳的厚度一致，即每一个分料盒33内也只能放置一个极耳；分料盒33沿回转盘32的径向设置，多个分料盒33沿回转盘32的周向均匀间隔分布，且分料盒33远离回转盘32的一端呈开口状，其中一个分料盒33的位于输送带31的末端，并呈水平状态，且分料盒33的开口与输送带31对齐。

极耳移动到输送带31的末端后，正好进入分料盒33内，同时回转驱动件带动回转盘32转动，将位于下方的分料盒33转动到输送带31的末端，等待下一个极耳的进入，进入极耳的分料盒33会逐渐转动至焊接台4一侧，等待抓取机构6的抓取动作。每当抓取机构6将一个分料盒33内的极耳取出后，回转盘32又会带动上方的分料盒33移动过来，保证极耳持续的送至焊接台4一侧的同一个位置，方便抓取机构6的定位抓取极耳。

在回转盘32和分料盒33的作用下，对极耳起到二次分料的功能，保证每一次抓取机构6只会抓取到一个极耳，并且还实现了放置极耳和取出极耳的连续运作，提高抓取机构6的工作效率。分料盒33的数量最好是偶数个，当其中一个分料盒33呈水平状态并位于输送带31末端时，另一个与其相对的分料盒33正好处于焊接台4的一侧，并也呈水平状态，此时极耳不会从分料盒33内滑动，也方便抓取机构6从分料盒33内取出极耳。

并且，分料盒33的深度小于极耳的长度，使极耳进入分料盒33内后，极耳的一端会漏出分料盒33，为抓取机构6提供可抓取的部位，方便分取机构3与抓取机构6的相互配合。

参照图6，回转驱动件设置为伺服电机34，伺服电机34安装在机架1上，且伺服电机34与回转盘32之间设有减速器341，伺服电机34通过减速器341与回转盘32连接，使减速机减慢伺服电机34的转速后再带动回转盘32转动，保证回转盘32平稳顺畅的转动。并且伺服电机34具有控制精度较高，控制方式简单的优点，保证回转盘32每一次的回转角度的精度较高，分料盒33与输送带31或焊接台4相对位置精度也较高。

参照图7，抓取机构6包括滑动连接在机架1上的抓取件61、横向驱动件62和竖向驱动件63，抓取件61用于抓取极耳伸出分料盒33的一端，横向驱动件62用于带动抓取件61向靠近或远离分取机构3一侧的移动，竖向驱动件63用于带动抓取件61做竖直方向上的升降运动。

参照图8和图9，抓取极耳时，竖向驱动件63向带动抓取件61向上移动，使抓取件61的高度高于焊接台4的高度，然后横向驱动件62再带动抓取件61向从焊接台4的上方经过后移动到分料盒33的一侧，使抓取件61和焊接台4互不干涉；抓取件61抓取到极耳后，横向驱动件62先复位，竖向驱动件63后复位，使极耳先移动到焊接台4上方，再下落到焊接台4上的极片上，实现极耳的自动放置功能，而抓取件61抓取极耳的部位正好落在极片一侧，形成锂电池中的触头。

参照图7，抓取件61包括滑动连接在机架1上的固定夹板611、位于固定夹板611下方的活动夹板612和设在固定夹板611上的夹持驱动件613，活动夹板612的一端与固定夹板611铰接在一起、另一端与固定夹板611间隔设置，且活动夹板612和固定夹板611远离两者铰接点的一端间距大于极耳的厚度，夹持驱动件613用于带动活动夹板612做靠近或远离固定夹板611一侧的转动。

参照图7和图8，抓取件61移动到分料盒33一侧后，固定夹板611位于极耳的上方，活动夹板612位于极耳的下方，然后夹持驱动件613带动活动夹板612向上转动，将极耳夹持在固定夹板611和活动夹板612之间，实现对极耳的抓取动作。

参照图7，夹持驱动件613设置为直线气缸，活动夹板612靠近铰接点的一端固设有驱动杆614，驱动杆614向上方延伸并向远离橡胶垫64的一侧倾斜，直线气缸的缸体铰接在固定夹板611上、活塞杆铰接在驱动杆614上。控制直线气缸活塞杆的伸缩，即可拉动驱动杆614沿固定夹板611和活动夹板612的铰接点转动，驱动杆614转动时会带动活动夹板612转动，实现对活动夹板612控制的功能，结构简单实用，并且直线气缸产生的夹紧力度较大。

参照图7，活动夹板612和固定夹板611相互靠近的侧壁上均固设有橡胶垫64，橡胶垫64具有弹性，两个橡胶带代替固定夹板611和活动夹板612与极耳接触，在自身弹性的作用下，可以减小固定夹板611和活动夹板612夹持力过大时对极耳的损伤，也能相应的提高对极耳的夹持力，保证抓取件61移动过程中极耳的稳定性，使极耳放置到极片上的位置精度较高。

参照图7，横向驱动件62和竖向驱动件63均设置为气缸，为了方便描述，将横向驱动件62命名为第一气缸，竖向驱动件63命名为第二气缸；第一气缸沿横向设置；第二气缸沿竖向设置，第二气缸的缸体固定在机架1上、活塞杆与第一气缸的缸体固定连接；第一气缸活塞杆伸缩时带动固定夹板611横向移动，第二气缸活塞杆伸缩时，带动第一气缸和固定夹板611同步竖向移动，从而实现抓取件61在机架1上滑动的功能。

焊接装置5采用超声波焊接机，超声波焊接是利用高频振动波传递到极片和极耳之间，在加压的作用下，使极片和极耳表面相互摩擦而形成分子层之间的融合。由于超声波线束焊接是低温操作，可保持极耳和极片的原有性能，不易对两者造成损伤；也没有熔化现象发生，超声波线焊接所耗费的能量也较小，节省成本。

本实施例中的极耳焊接设备可与锂电池的极片卷绕装置配合使用，使极片在卷绕之前从焊接台4上经过，实现极耳焊接和极片卷绕加工生产，也更有利于对极片在焊接台4上的位置进行定位，提高极耳和极片的定位精度。

本申请实施例一种锂电池极片极耳焊接设备的实施原理为：将极耳堆叠储料盒2中，在焊接极耳时，分取机构3将储料盒2内的极耳分离独立，并有抓取机构6将独立的极耳抓取后移动到焊接台4上方，将极片所要焊接极耳的位置移动到焊接台4上，同时抓取机构6将极耳放置到极片上，最后再由超声波焊接机将极耳和极片焊接在一起，实现对极耳的自动焊接工作。相比于人工放置极耳，其工作效率更高，操作人员只需定时向储料盒2内装填极耳即可，并且相比于人工定位精度也更高，提高整个锂电池的生产质量。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。