一种电芯极耳自动预焊装置的制作方法

1.本实用新型涉及电芯加工设备，更具体地，涉及一种电芯极耳自动预焊装置。


背景技术：

2.电动车在市场上越来越受到消费者的信赖，电动车最关键的部位是动力电池，一般的动力电池为一个模组，电池模组中包括有多个电池，一个电池中一般含有4个电芯，当然根据电池设计的不同，电芯的数量不同。为了满足电芯的过流能力，每一个电芯都自带极耳。最常见的情况，一个电芯具有两个极耳，分别为正极耳和负极耳。电芯在组装加工过程中，需要对极耳进行焊接，一般先对每一个电芯的极耳进行预焊，然后两两配对后，加上转接片进行中焊。目前技术手段在极耳预焊过程中，由于电芯的极耳还是由无数的薄片叠加在一起，并且规则较为杂乱，并且上料时的电极也是不规则的，而预焊焊接时需要对准对应的电极焊接，并且需要保证焊接位置准确；目前技术手段无法保证电芯极耳焊接点位的准确性，存在焊接错位，将电芯焊爆的可能性，导致成品率不够高，并且自动化程度较低。


技术实现要素：

3.本实用新型为克服上述背景技术中所述的无法保证电芯极耳焊接点位的准确性，存在焊接错位，将电芯焊爆的可能性，导致成品率不够高，并且自动化程度较低的问题，提供一种电芯极耳自动预焊装置。本实用新型能够保证焊接位置的准确性，工序更加合理，成品率更高。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：提供一种电芯极耳自动预焊装置，包括机台、设于所述机台上的治具输送线以及沿着所述治具输送线依次设置的：
5.上料机构，用于同时将2n个电芯的运转到治具的电芯放置位上；
6.翻折机构，用于将治具一侧n个电芯进行翻转；
7.极耳翻折检测机构，用于检测电芯的极耳的位置是否正确；
8.上述的电芯二次定位机构，用于将治具上的每个电芯位置进行重新定位调整；
9.一级极耳预焊机构，用于对一侧经过翻转后的n个电芯上的极耳进行预焊；
10.一级极耳整形机构，用于对经过预焊的极耳进行形状调整；
11.一级极耳裁切机构，用于对经过形状调整的极耳进行裁切；
12.二级极耳预焊机构，用于对另外一侧的n个电芯进行预焊；
13.二级极耳整形机构，用于对另外一侧的n个电芯上的极耳进行形状调整；
14.二级极耳裁切机构，用于另外一侧的n个电芯上的极耳进行裁切；
15.极耳裁切检测机构，用于检测电芯的极耳的裁切是否到位；
16.hi-pot测厚机构，用于对每个电芯进行hi-pot测试；
17.下料机构，用于将电芯转移下料；
18.其中n≥1，优选为n＝2，即一个治具上放置4个电芯；
19.其中，所述电芯二次定位机构，包括开夹气缸、升降定位架以及定位组件，所述定
位组件包括定位推片以及用于带动所述定位推片往电芯放置位中心来回移动的定位气缸，所述定位气缸安装在所述升降定位架上，所述定位推片的数量为4个，4个定位推片分别位于所述电芯放置位四侧的上方；所述开夹气缸的伸缩杆上连接有顶块；所述开夹气缸位于所述治具输送线的一侧，所述开夹气缸的缸筒安装在所述机台上。
20.进一步的，所述翻折机构包括第一机座、旋转气缸、与电芯匹配的翻转夹爪、第一移动平台以及用于带动所述第一移动平台靠近或远离所述治具输送线的第一平移装置，所述第一机座设于所述机台上，所述第一平移装置设于所述第一机座上，所述第一移动平台连接在所述第一平移装置上，所述旋转气缸的缸筒安装在所述第一移动平台上，所述翻转夹爪连接在所述旋转气缸的输出端。
21.进一步的，所述极耳检测机构包括ccd检测组件、第二移动平台以及用于带动所述第二移动平台靠近或远离所述治具输送线的第二平移装置，所述ccd 组件包括ccd相机、ccd光源以及成像透镜，所述ccd光源和所述成像透镜位于所述第二移动平台靠近所述治具输送线一侧的两端，所述ccd相机设于所述第二移动平台远离所述治具输送线的一侧且正对所述成像透镜。
22.进一步的，所述电芯二次定位机构包括开夹气缸、位于所述治具输送线上方的升降定位架以及每个所述电芯放置位的正上方分别设有的定位组件，所述定位组件包括定位推片以及用于带动所述定位推片往所述电芯放置位中心来回移动的定位气缸，所述定位气缸安装在所述升降定位架上，所述定位推片的数量为4个，4个定位推片分别位于所述电芯放置位四侧的上方；所述开夹气缸位于所述治具输送线的一侧，所述开夹气缸的缸筒安装在所述机台上，所述开夹气缸的伸缩杆上连接有顶块。
23.进一步的，所述一级极耳预焊机构和二级极耳预焊机构均分别包括2n台并排设置的超声波极耳预焊机。
24.进一步的，所述一级极耳整形机构包括位于电芯放置位上下两侧的第一整形气缸和第二整形气缸，所述第一整形气缸的伸缩杆和第二整形气缸的伸缩杆上均设有用于将极耳码平的整形片。二级极耳整形机构与一级极耳整形机构结构相同，只是整形的电极不同，一个对正极的极耳进行整形，另一个对负极的极耳进行整形，先后顺序可以调换。
25.进一步的，所述一级极耳裁切机构包括裁切气缸、与极耳匹配的刀头以及与所述刀头配合使用的裁切座，所述刀头连接在所述裁切气缸的伸缩杆上。二级极耳裁切机构和一级极耳裁切机构的结构相同，只是裁切的电极不同，一个裁切正极，另一个裁切负极，先后顺序可以调换。
26.进一步的，所述hi-pot测厚机构与下料机构之间还设有用于将所述治具两侧的电芯对调的换位配对机构。
27.进一步的，所述治具输送线包括相互平行的前端输送线和后端输送线，所述前端输送线与所述后端输送线之间通过平移输送线连接以使整个所述治具输送线呈“匚”形，所述上料机构、翻折机构、极耳检测机构、电芯二次定位机构、一级极耳预焊机构、一级极耳整形机构和一级极耳裁切机构沿所述前端输送线依次设置，所述二级极耳预焊机构、二级极耳整形机构、二级极耳裁切机构、极耳裁切检测机构、hi-pot测厚机构和下料机构沿所述后端输送线依次设置。治具到达前端输送线的末端后通过平移输送线直接平推到后端输送线的首端，这样自始至终使得4个电芯的相对位置方向不会发生变化；这样开始在前端输送线
内侧的n个电芯，转移到后端输送线上后，会位于后端输送线的外侧，便于后端的焊接处理。
28.进一步的，所述上料机构与所述下料机构均为与所述电芯匹配的机械手。二级极耳裁切机构与换位配对机构之间通过抓取机械手将电芯转移，电芯换位后，再通过下料机械手下料转移。
29.与现有技术相比，有益效果是：
30.本实用新型通过电芯二次定位机构对在预焊之前对电芯进行二次定位，保证电芯位置的准确性，能够使得电芯的加工位置更加的精准，防止错焊、焊爆等现象的发生。预焊机中通过翻折机构、极耳翻折检测机构、电芯二次定位机构、一级极耳预焊机构、一级极耳整形机构、一级极耳裁切机构、二级极耳预焊机构、二级极耳整形机构、二级极耳裁切机构、极耳裁切检测机构和hi-pot测厚机构的依次合理设置，同时可以对4个电芯进行处理，提升了加工处理的效率，自动化程度有效提高，保证电芯的有序合理预焊、整形、裁切，保证了生产效率的同时，降低了产品的不合格率，节约了生产成本。
附图说明
31.图1是实施例1中电芯二次定位机构的结构示意图。
32.图2是实施例1的整体结构示意图。
33.图3是实施例1中治具输送线的结构示意图。
34.图4是实施例1中治具的结构示意图。
35.图5是实施例1中翻折机构的结构示意图。
36.图6是实施例1中翻折机构在翻转夹爪一侧的结构示意图。
37.图7是实施例1中极耳翻折检测机构的结构示意图。
38.图8是实施例1中一级极耳预焊机构的结构示意图。
39.图9是实施例1中一级极耳整形机构的结构示意图。
40.图10是实施例1中一级极耳裁切机构的结构示意图。
41.图11是实施例1中hi-pot测厚机构的结构示意图。
42.图12是实施例1中换位配对机构的结构示意图。
具体实施方式
43.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
44.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。
45.下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描
述：
46.实施例1
47.如图2所示，为一种电芯极耳自动预焊装置，包括机台1、设于所述机台1 上的治具输送线101以及沿着所述治具输送线101依次设置的：
48.上料机构2，用于同时将2n个电芯16运转到治具20的电芯放置位上；
49.翻折机构3，用于将治具20左侧的n个电芯16进行翻转；
50.极耳翻折检测机构4，用于检测电芯16的极耳17的位置是否正确；
51.电芯二次定位机构5，用于将治具20上的每个电芯16位置进行重新定位调整；
52.一级极耳预焊机构6，用于对左侧经过翻转后的n个电芯16上的极耳17 进行预焊；
53.一级极耳整形机构7，用于对经过预焊的极耳17进行形状调整；
54.一级极耳裁切机构8，用于对经过形状调整的极耳17进行裁切；
55.二级极耳预焊机构9，用于对治具20上右侧的n个电芯16进行预焊；
56.二级极耳整形机构10，用于对治具20上右侧的n个电芯16上的极耳17 进行形状调整；
57.二级极耳裁切机构11，用于治具20上右侧的n个电芯16上的极耳进行裁切；
58.极耳裁切检测机构12，用于检测电芯16的极耳的裁切是否到位；
59.hi-pot测厚机构13，用于对每个电芯16进行hi-pot测试；
60.下料机构15，用于将电芯16转移下料；
61.本实施例中，n＝2，即一个治具上同时放置4个电芯；一般的动力电池也是由4个电芯组成。
62.本实施例中的电芯二次定位机构如图1所示，包括开夹气缸54、位于所述治具输送线101上方的升降定位架51以及每个所述电芯放置位的正上方分别设有的定位组件(图1中由于角度问题，电芯二次定位机构的开夹气缸未显示出，其结构和功能与54位置的开夹气缸一样)，所述定位组件包括定位推片53以及用于带动所述定位推片53往所述电芯放置位中心来回移动的定位气缸52，所述定位气缸52安装在所述升降定位架51上，所述定位推片53的数量为4个， 4个定位推片53分别位于所述电芯放置位四侧的上方；所述开夹气缸54位于所述治具输送线101的一侧，所述开夹气缸54的缸筒安装在所述机台1上，所述开夹气缸54的伸缩杆上连接有顶块55。
63.本实施例中的电芯二次定位机构用于该电芯极耳自动预焊装置，定位前，装载电芯的治具开夹，电芯被松开，升降定位架51下行，定位推片53到达与治具表面接触的水平位置，4个定位推片53分别在定位气缸52的带动下从4 个正方向将电芯定位，定位后，治具重新将电芯加紧。一般用于极耳预焊前的二次定位，保证电芯的位置精准，焊接更准确。
64.所述上料机构2与所述下料机构15均为与所述电芯16匹配的机械手。
65.如图3所示，所述治具输送线101包括相互平行的前端输送线102和后端输送线104，所述前端输送线102与所述后端输送线104之间通过平移输送线 103连接以使整个所述治具输送线101呈“匚”形，所述上料机构2、翻折机构 3、极耳检测机构、电芯二次定位机构5、一级极耳预焊机构6、一级极耳整形机构7和一级极耳裁切机构8沿所述前端输送线102依次设置，所述二级极耳预焊机构9、二级极耳整形机构10、二级极耳裁切机构11、极耳裁切检测机构 12、hi-pot测厚机构13和下料机构15沿所述后端输送线104依次设置。
66.如图5和图6所示，所述翻折机构3包括第一机座、旋转气缸33、与电芯 16匹配的翻转夹爪34、第一移动平台32以及用于带动所述第一移动平台32靠近或远离所述治具输送线101的第一平移装置31，所述第一机座设于所述机台 1上，所述第一平移装置31设于所述第一机座上，所述第一移动平台32连接在所述第一平移装置31上，所述旋转气缸33的缸筒安装在所述第一移动平台 32上，所述翻转夹爪34连接在所述旋转气缸33的输出端。4个电芯16从物流输送线上输送过来之后，上料机构2抓取到翻折结构对应位置上的治具20上，此时电芯16在治具上的位置为两侧镜像对称，对称轴与输送方向平行，并且电芯16上的极耳是在相背的一侧，两边的正极与正极在同一边，负极与负极在同一边；所以需要通过翻转机构将治具上左侧(本实施中假设为左侧)的2个电芯16翻转，使得电极位置调换，正极与负极在同一边，便于后续的处理。
67.如图7所示，所述极耳翻转检测机构4包括ccd检测组件、第二移动平台 42以及用于带动所述第二移动平台42靠近或远离所述治具输送线101的第二平移装置41，所述ccd组件包括ccd相机43、ccd光源45以及成像透镜 44，所述ccd光源45和所述成像透镜44位于所述第二移动平台42靠近所述治具输送线101一侧的两端，所述ccd相机43设于所述第二移动平台42远离所述治具输送线101的一侧且正对所述成像透镜44。本实施例中，电芯翻转后，由机械夹爪抓取到极耳翻转检测机构4位置的治具上，治具通过开夹气缸54开夹，机械爪落位后将电芯16放置在电芯放置位上进行检测，电芯到位后，第二平移装置41推动第二移动平台42到位，通过ccd检测组件的ccd成像原理对电芯16的极耳进行位置检测，如果翻转位置不正确，则后续工位会对这个治具上的电芯进行空处理。
68.参考图1所示，进行完ccd检测之后，电芯16进入电芯二次定位机构5，进行位置的更精确调整，放置电芯16的治具20如图3所示，其具有夹紧和松开电芯的功能，每个治具上设有4个电芯放置位，其顶部设有夹紧块21，用于对电芯16进行夹紧，顶部设有开口位，便于整形机构分别从上下方对电芯16 进行码平整形处理，夹紧块21的夹持和松紧被侧面的夹持控制键22联动控制，当其侧边的夹紧控制键22被顶持后，夹紧块21受力扩张后松开；当取消对夹紧控制键22的顶持后，夹紧块21弹性复位，重新加紧；但是夹紧块21的夹持力不会很大，而且只能从两侧进行夹紧，对前后位置不能精确定位，故需要在预焊前对电芯16进行二次定位调整，具体的步骤为：治具20到位后，开夹气缸54通过顶块55顶持治具20上的夹紧控制键22，夹紧块21松开，具有升降功能的升降定位架51下行，然后4个竖直方向定位推片53在定位气缸52的带动下从四面往中心平移推动，将电芯16推动到设定的精确位置，升降定位架 51上行复位后，开夹气缸54复位，夹紧块21重新加紧，4个定位推片53可以在同一个定位气缸52的作用下通过联动件同时带动，亦可以分别通过1定位气缸52单独带动，只要使得4个定位推片53同时平移，平移移动到位后，4个刚好能够在设定位置形成一个电芯16大小的空间，这样便能够将电芯16精准定位后夹紧。
69.如图8所示，所述一级极耳预焊机构6包括4台沿着治具输送方向并排设置的超声波极耳预焊机61；二级极耳预焊机构9的结构与一级极耳预焊机构6 的相同。本实施例中的超声极耳预焊机属于现有技术，在次不再一一赘述；由于电芯16的尺寸和预焊机的尺寸限制，以及正极和负极的材质不一致，故需要对正极和负极分别预焊，4台超声波极耳预焊机61中，前面2台为正极超声波极耳预焊机61，先对2个电芯16上的正极进行预焊，后面2台为负极超声波极耳预焊机61，对2个电芯16上的负极进行预焊。
70.如图9所示，所述一级极耳整形机构7包括位于电芯放置位上下两侧的第一整形气缸71和第二整形气缸(图中被遮住)，所述第一整形气缸71的伸缩杆和第二整形气缸的伸缩杆上均设有用于将极耳17码平的整形片72。这样，一级极耳整形机构7对经过一级极耳预焊机构6预焊后的2个电芯的极耳进行整形，由于极耳17是有很多的薄片叠加起来的，所以会比较的杂乱，在裁切之前需要将其码平，故通过第一整形气缸71和第二整形气缸分别带动整形片72从上下位置对极耳17进行码平，以便后续的裁切，整形片72呈片状，侧边具有倒圆角，不会对极耳17造成损伤。一般1个第一整形气缸具有2个整形片72，可以同时对一个电芯16上的2个极耳17同时进行码平处理，故一级极耳整形机构77的数量一般为2组。
71.如图10所示，所述一级极耳裁切机构8包括裁切气缸81以及与极耳匹配的刀头82，所述刀头82连接在所述裁切气缸81的伸缩杆上。一级极耳裁切机构8用于对已经整形的正极进行裁切，刀头82在裁切气缸81的带动下，在裁切座83的支撑作用将极耳超出尺寸的部分裁切掉。刀头82与裁切座83的配合关系类似于纸闸刀，这样不会对极耳造成损伤。一级极耳裁切机构8的数量也同样为4组。
72.假设前端输送线102和后端输送线104为纵向，治具通过平移输送线103 从前端输送线102的末端横向平移至后端输送线104的首端，整个过程治具上的4个电芯16方位没有发生变化，这样，经过前端输送线102中对左侧的2个电芯16的预焊、整形和裁切之后，治具转移到后端输送线104后，右侧的2个电芯16刚好就在输送线的外侧，便于二级极耳预焊机构9、二级极耳整形机构 10、二级极耳裁切机构11、极耳裁切检测机构12、hi-pot测厚机构13的设置和调试操作，二级极耳预焊机构9、二级极耳整形机构10、二级极耳裁切机构11的预焊、整形和裁切与一级极耳预焊机构6、一级极耳整形机构7和一级极耳裁切机构8的原理相同，就不再一一赘述。当4个电芯16均经过预焊、整形和裁切之后，通过极耳裁切检测机构12对极耳的裁切为进行检测，极耳裁切检测机构12也采用的是ccd检测系统，检测极耳尺寸是否合格，若不合格，系统会对后续工序进行空处理，最后电芯16流入不合格物流线。经过极耳裁切检测机构12检测合格之后，进入hi-pot测厚机构13进行hi-pot测试，主要测试极组正负极之间、负极与极组大面之间的短路情况。如图11所示，hi-pot测厚机构13中，安装精密减压阀131，可调≤500kgf的压力；正负极探针自带弹簧柔性，且位置可调，能够防止压伤极耳；还设置有精密接触式传感器，布置在极组对角两个位置，检测精度可达0.05mm，测量极组两个位置厚度；每条hi-pot 测试线单独的金属(屏蔽)线槽走线，能够防止电线之间的干扰；其压板132 的平面度0.02mm，上下板平行度0.05mm，能够保证极组测厚后产品平行度/ 平面度；压板表面镀防粘涂层，并均布排气孔，防止极组测厚时粘连；并配备与电芯16厚度相近的厚度校准块用于检测重复精度；还安装有料检测传感器，测厚空压检测报警，防止感应器损坏。
73.经过hi-pot测试合格之后产品，视为通过了整个预焊加工工序，被下料机构15抓取后可以流入下一个工艺流程，不合格的产品会流入不合格输送线。
74.这样，本实施例通过翻折机构3、极耳翻折检测机构4、电芯二次定位机构 5、一级极耳预焊机构6、一级极耳整形机构7、一级极耳裁切机构8、二级极耳预焊机构9、二级极耳整形机构10、二级极耳裁切机构11、极耳裁切检测机构12和hi-pot测厚机构13的依次合理设置，同时可以对4个电芯16进行处理，提升了加工处理的效率，自动化程度有效提高，保证电芯16的有序合理预焊、整形、裁切，并且设置了电芯二次定位机构5，能够使得电芯16的加
工位置更加的精准，防止错焊、焊爆等现象的发生，保证了生产效率的同时，降低了产品的不合格率，节约了生产成本。
75.实施例2
76.本实施例是实施例1的更优选的实施方式，在实施例1的基础上，本实施例在所述hi-pot测厚机构13与下料机构15之间还设有用于将所述治具两侧的电芯16对调的换位配对机构14。本实施例的设置是为了方便电芯16进入下一工序时的位置更加便于处理，具体的，在极耳的预焊、整形、裁切过程中，治具上的左右两侧的电芯16的极耳是背对的，假设电芯16的极耳是两只手，相当于背靠背放置；而经过极耳预焊之后的电芯16流入下一工序，需要是极耳正对极耳，实现极耳之间的连接，故在此需要加一个换位配对机构14，使得电芯 16由背对调整为正对。具体的，机械手将经过hi-pot测试合格的4个电芯16 抓取到换位配对机构14上，换位配对机构14的结构如图12所示，换位配对结构包括π字形的长桥141和短桥142，短桥142在升降气缸和平移气缸的带动下可以升降和平移，长桥141平移气缸的带动下可以平移，短桥142可以从长桥141的桥架之间通过，长桥141和短桥142上各自具有2个电芯16放置位；初始位置时，长桥141和短桥142位于同一水平位置，机械手将4个电芯16分别放置在长桥141和短桥142上，接着短桥142下降，然后长桥141和短桥142 相对平移，短桥142从长桥141底下穿过，二者实现位置互换，最后短桥142 上升到初始位置，这样便实现了电芯16的两两位置对调。
77.实施例3
78.本实施例为实施例1的更优选方案，在实施例1的基础上，本实施例中，翻转夹爪34的表面还涂覆有优力胶，这样能够防止在夹取过程中损伤电芯16 的表面。
79.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。