一种软包动力电池用正负极Tab同工位焊接装置及方法与流程

本发明涉及新能源动力电池领域，具体地，涉及一种软包动力电池用正负极tab同工位焊接装置及方法。

背景技术：

动力电池应用于新能源汽车上，以电代替石油为汽车提供动力，实现汽车尾气零排放，对城市环境非常友好。目前，动力电池分为硬壳动力电池和软包动力电池，软包动力电池因具有较高能量密度，得到了飞速发展。软包动力电池又分为m6u结构和m6t结构，主要由裸电芯、正极tab、负极tab以及铝塑膜pocket组成，正极tab与裸电极阴极al极耳焊接到一起，负极tab与裸电极阳极cu极耳焊接到一起，目的是引出正负极。

目前，软包动力电池极耳超声波焊接工艺，采用裸电芯一次定位先焊接al-tab，二次定位再焊接cu-tab的方法，需要裸电芯两次定位，tab-lead两次定位，不同工位误差累计，容易导致tab-lead中心距ng和tab-lead高度ng，tab-lead中心距ng是指al-tab和cu-tab中心距超规格，进一步导致顶封槽位印不明显和槽位印压tab问题，电芯有严重漏液和腐蚀风险，tab-lead高度ng是指al-tab和cu-tab露在铝塑膜pocket外面的高度超规格，造成电芯尺寸ng而报废。本发明采用同步带和正负极tab标定模块，只需裸电芯一次定位，即可实现同工位焊接al-tab和cu-tab，保证了tab-lead中心距ok和tab-lead高度ok，而目前这种正负极tab同工位焊接装置及方法市场上是没有的。本发明巧妙正负极tab标定模块解决了极耳超声波焊接tab-lead中心距ng问题，并且极大提高了极耳超声波焊接效率，正负极tab同工位焊接装置的机构参数直接影响工序效率和优率，其研究发展对新能源动力电池领域发展起着至关重要的作用。

技术实现要素：

针对上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种软包动力电池用正负极tab同工位焊接装置及方法，本发明巧妙利用了正负极tab标定模块校准中心距，只需裸电芯一次定位，即可实现同工位焊接al-tab和cu-tab，克服现有极耳超声波焊接工艺步骤繁琐，tab-lead中心距、tab-lead高度和tab-lead侧边距易超规格的缺陷，提高了极耳超声波焊接的效率和优率。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种软包动力电池用正负极tab同工位焊接装置，是由一号机械手、一号裸电芯上下料吸盘、a工位tab上料单元、a工位ccd单元、a工位焊接机、二号tab上料吸盘、二号机械手、三号机械手、三号裸电芯上下料吸盘、裸电芯上料单元、b工位tab上料单元、b工位ccd单元、b工位焊接机、b工位裸电芯定位模块、a工位裸电芯定位模块、四号机械手、四号tab上料吸盘、负极tab和正极tab组成的，所述a工位tab上料单元包括从动辊、同步带、正负极tab标定模块和主动辊，所述正负极tab标定模块包括tab间距微调旋钮、负极安装盘、负极吸盘、负极指示针、调节间隙、标尺、正极吸盘、正极指示针和正极安装槽，所述裸电芯上料单元包括侧立板、双向滚珠丝杠、一号直线导轨、一号电机安装座和一号伺服电机，所述a工位裸电芯定位模块包括直线导轨槽、滚珠丝杠孔、轴向螺母滑块、裸电芯安装座、裸电芯托盘、裸电芯、二号直线导轨、二号伺服电机、径向螺母滑块和二号滚珠丝杠，其特征是：所述一号机械手设置于裸电芯上料单元左侧，所述一号裸电芯上下料吸盘安装于一号机械手末端，所述a工位tab上料单元设置于裸电芯上料单元外侧，逆时针转动，所述a工位ccd单元位于a工位焊接机正上方，所述a工位焊接机安装于a工位裸电芯定位模块外侧，所述a工位裸电芯定位模块安装于裸电芯上料单元左工位，所述二号机械手设置于a工位tab上料单元的从动辊一侧，所述二号tab上料吸盘安装于二号机械手末端，所述三号机械手设置于裸电芯上料单元右侧，所述三号裸电芯上下料吸盘安装于三号机械手末端，所述b工位tab上料单元设置于裸电芯上料单元内侧，顺时针转动，所述b工位ccd单元位于b工位焊接机正上方，所述b工位焊接机安装于b工位裸电芯定位模块外侧，所述b工位裸电芯定位模块安装于裸电芯上料单元右工位，所述四号机械手设置于b工位tab上料单元的从动辊一侧，所述四号tab上料吸盘安装于四号机械手末端，所述负极tab安装于正负极tab标定模块的负极安装盘，所述正极tab安装于正负极tab标定模块的正极安装槽。

优选地，所述a工位tab上料单元包括从动辊、同步带、正负极tab标定模块和主动辊，所述正负极tab标定模块等间距安装于同步带上，左右内侧间距400mm±0.5mm，所述同步带连接主动辊和从动辊，所述主动辊驱动同步带逆时针转动，正负极tab标定模块向主动辊方向平移。

优选地，所述正负极tab标定模块包括tab间距微调旋钮、负极安装盘、负极吸盘、负极指示针、调节间隙、标尺、正极吸盘、正极指示针和正极安装槽，所述tab间距微调旋钮内置微型伺服小马达，与负极安装盘相连接，所述负极安装盘表面安装有负极吸盘，所述负极吸盘吸住负极tab，所述负极安装盘中轴线顶部安装有负极指示针，所述负极指示针与标尺接触，所述调节间隙设置于负极安装盘两侧，所述正极安装槽表面安装有正极吸盘，所述正极吸盘吸住正极tab，所述正极安装槽中轴线顶部安装有正极指示针，所述正极指示针与标尺接触，所述正极指示针和负极指示针设定距离为90mm±0.2mm，所述标尺精度为0.1mm。

优选地，所述裸电芯上料单元包括侧立板、双向滚珠丝杠、一号直线导轨、一号电机安装座和一号伺服电机，所述侧立板与一号直线导轨连接，所述一号伺服电机安装到一号电机安装座并与双向滚珠丝杠连接，所述双向滚珠丝杠一端连接侧立板，另一端连接一号伺服电机。

优选地，所述a工位裸电芯定位模块包括直线导轨槽、滚珠丝杠孔、轴向螺母滑块、裸电芯安装座、裸电芯托盘、裸电芯、二号直线导轨、二号伺服电机、径向螺母滑块和二号滚珠丝杠，所述直线导轨槽与一号直线导轨连接，所述滚珠丝杠孔与双向滚珠丝杠连接，所述轴向螺母滑块通过二号直线导轨与裸电芯安装座连接，所述裸电芯安装座上部连接裸电芯托盘，下部通过径向螺母滑块与二号滚珠丝杠连接，所述二号滚珠丝杠与二号伺服电机连接，所述裸电芯托盘表面设置吸盘，吸住裸电芯。

具体的，所述a工位tab上料单元的主动辊设置于左侧，逆时针转动，所述正负极tab标定模块向a工位裸电芯定位模块移动，所述b工位tab上料单元与a工位tab上料单元具有相同结构，其主动辊设置于右侧，顺时针转动，所述正负极tab标定模块向b工位裸电芯定位模块移动。

具体的，所述b工位裸电芯定位模块与a工位裸电芯定位模块具有相同结构，所述一号伺服电机驱动双向滚珠丝杠正向转动，a工位裸电芯定位模块由取料位向焊接位移动，同时b工位裸电芯定位模块由取料位向焊接位移动，两者相向运动；所述一号伺服电机驱动双向滚珠丝杠反向转动，a工位裸电芯定位模块由焊接位向取料位移动，同时b工位裸电芯定位模块由焊接位向取料位移动，两者反向运动。

具体的，所述一号裸电芯上下料吸盘左侧是上料位，右侧是卸料位，所述三号裸电芯上下料吸盘左侧是上料位，右侧是卸料位，所述二号tab上料吸盘左侧是正极tab吸盘，右侧是负极tab吸盘，所述四号tab上料吸盘左侧是负极tab吸盘，右侧是正极tab吸盘。

具体的，所述a工位焊接机集成正极和负极焊接，所述b工位焊接机集成正极和负极焊接。

一种软包动力电池用正负极tab同工位焊接装置的方法，包括如下步骤：上料、裸电芯定位、正负极tab标定模块定位、关键尺寸校准、焊接和卸料，其详细工作过程为：一号机械手将裸电芯放到a工位裸电芯定位模块，二号机械手将正负极tab放到a工位tab上料单元的正负极tab标定模块，三号机械手裸电芯放到b工位裸电芯定位模块，四号机械手将正负极tab放到b工位tab上料单元的正负极tab标定模块，完成上料过程；一号伺服电机驱动双向滚珠丝正向转动，a工位裸电芯定位模块由取料位向焊接位移动，同时b工位裸电芯定位模块由取料位向焊接位移动，完成裸电芯定位过程；a工位tab上料单元逆时针转动，正负极tab标定模块向a工位裸电芯定位模块移动，a工位ccd单元实时监控裸电芯侧边到正极tab侧边距离，直至达到规格范围，同时b工位tab上料单元顺时针转动，正负极tab标定模块向b工位裸电芯定位模块移动，b工位ccd单元实时监控裸电芯侧边到正极tab侧边距离，直至达到规格范围，完成正负极tab标定模块定位过程；a工位ccd单元、b工位ccd单元测量tab-lead中心距和tab-lead高度，tab间距微调旋钮驱动负极安装盘左右移动，校准tab-lead中心距，二号伺服电机驱动板裸电芯托盘前后移动，校准tab-lead高度，完成关键尺寸校准过程；当a工位焊接机接收到关键尺寸校准ok信号，对a工位裸电芯定位模块进行正极tab和负极tab焊接，当b工位焊接机接收到关键尺寸校准ok信号，对b工位裸电芯定位模块进行正极tab和负极tab焊接，完成焊接过程；一号伺服电机驱动双向滚珠丝杠反向转动，a工位裸电芯定位模块由焊接位向取料位移动，一号机械手驱动一号裸电芯上下料吸盘进行卸料和上料，同时b工位裸电芯定位模块由焊接位向取料位移动，三号机械手驱动三号裸电芯上下料吸盘进行卸料和上料，完成卸料过程。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明设计的一种软包动力电池用正负极tab同工位焊接装置及方法巧妙利用了正负极tab标定模块校准中心距，只需裸电芯一次定位，即可实现同工位焊接al-tab和cu-tab，克服现有极耳超声波焊接工艺步骤繁琐，tab-lead中心距、tab-lead高度和tab-lead侧边距易超规格的缺陷，提高了极耳超声波焊接的效率和优率。

(1)本发明的正负极tab标定模块可对正极tab和负极tab的中心距进行微调，tab间距微调旋钮驱动负极安装盘左右移动，校准tab-lead中心距ok；

(2)本发明的a工位裸电芯定位模块可对tab-lead高度进行微调，二号伺服电机驱动板裸电芯托盘前后移动，校准tab-lead高度ok；

(3)本发明的a工位tab上料单元可对tab-lead侧边距进行微调，主动辊驱动正负极tab标定模块左右平移，校准tab-lead侧边距ok；

(4)本发明的裸电芯上料单元可实现a工位裸电芯定位模块和b工位裸电芯定位模块同时上料，a工位tab上料单元和b工位tab上料单元独立上料，且一次定位即可实现正极tab和负极tab同时焊接，大大提升了焊接效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

下列附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，其与下述的具体实施方式一起用于解释本发明，但本发明的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式。在附图中：

图1为本发明的整体结构等轴测图；

图2为本发明的正负极tab标定模块安装tab-lead的结构示意图；

图3为本发明的a工位tab上料单元结构示意图；

图4为本发明的正负极tab标定模块结构示意图；

图5为本发明的裸电芯上料单元结构示意图；

图6为本发明的裸电芯上料单元上料工位结构示意图；

图7为本发明的a工位裸电芯定位模块结构示意图；

图8为本发明的a工位裸电芯定位模块内部结构示意图。

图中：1一号机械手，2一号裸电芯上下料吸盘，3a工位tab上料单元，301从动辊，302同步带，303正负极tab标定模块，304主动辊，3031tab间距微调旋钮，3032负极安装盘，3033负极吸盘，3034负极指示针，3035调节间隙，3036标尺，3037正极吸盘，3038正极指示针，3039正极安装槽，4a工位ccd单元，5a工位焊接机，6二号tab上料吸盘，7二号机械手，8三号机械手，9三号裸电芯上下料吸盘，10裸电芯上料单元，1001侧立板，1002双向滚珠丝杠，1003一号直线导轨，1004一号电机安装座，1005一号伺服电机，11b工位tab上料单元，12b工位ccd单元，13b工位焊接机，14b工位裸电芯定位模块，15a工位裸电芯定位模块，1501直线导轨槽，1502滚珠丝杠孔，1503轴向螺母滑块，1504裸电芯安装座，1505裸电芯托盘，1506裸电芯，1507二号直线导轨，1508二号伺服电机，1509径向螺母滑块，1510二号滚珠丝杠，16四号机械手，17四号tab上料吸盘，18负极tab，19正极tab。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。

本发明设计的一种软包动力电池用正负极tab同工位焊接装置及方法巧妙利用了正负极tab标定模块校准中心距，只需裸电芯一次定位，即可实现同工位焊接al-tab和cu-tab，克服现有极耳超声波焊接工艺步骤繁琐，tab-lead中心距、tab-lead高度和tab-lead侧边距易超规格的缺陷，提高了极耳超声波焊接的效率和优率。

参见图1至图8所示，一种软包动力电池用正负极tab同工位焊接装置，是由一号机械手1、一号裸电芯上下料吸盘2、a工位tab上料单元3、a工位ccd单元4、a工位焊接机5、二号tab上料吸盘6、二号机械手7、三号机械手8、三号裸电芯上下料吸盘9、裸电芯上料单元10、b工位tab上料单元11、b工位ccd单元12、b工位焊接机13、b工位裸电芯定位模块14、a工位裸电芯定位模块15、四号机械手16、四号tab上料吸盘17、负极tab18和正极tab19组成的，所述a工位tab上料单元3包括从动辊301、同步带302、正负极tab标定模块303和主动辊304，所述正负极tab标定模块303包括tab间距微调旋钮3031、负极安装盘3032、负极吸盘3033、负极指示针3034、调节间隙3035、标尺3036、正极吸盘3037、正极指示针3038和正极安装槽3039，所述裸电芯上料单元10包括侧立板1001、双向滚珠丝杠1002、一号直线导轨1003、一号电机安装座1004和一号伺服电机1005，所述a工位裸电芯定位模块15包括直线导轨槽1501、滚珠丝杠孔1502、轴向螺母滑块1503、裸电芯安装座1504、裸电芯托盘1505、裸电芯1506、二号直线导轨1507、二号伺服电机1508、径向螺母滑块1509和二号滚珠丝杠1510，其特征是：所述一号机械手1设置于裸电芯上料单元10左侧，所述一号裸电芯上下料吸盘2安装于一号机械手1末端，所述a工位tab上料单元3设置于裸电芯上料单元10外侧，逆时针转动，所述a工位ccd单元4位于a工位焊接机5正上方，所述a工位焊接机5安装于a工位裸电芯定位模块15外侧，所述a工位裸电芯定位模块15安装于裸电芯上料单元10左工位，所述二号机械手7设置于a工位tab上料单元3的从动辊301一侧，所述二号tab上料吸盘6安装于二号机械手7末端，所述三号机械手8设置于裸电芯上料单元10右侧，所述三号裸电芯上下料吸盘9安装于三号机械手8末端，所述b工位tab上料单元11设置于裸电芯上料单元10内侧，顺时针转动，所述b工位ccd单元12位于b工位焊接机13正上方，所述b工位焊接机13安装于b工位裸电芯定位模块14外侧，所述b工位裸电芯定位模块14安装于裸电芯上料单元10右工位，所述四号机械手16设置于b工位tab上料单元11的从动辊301一侧，所述四号tab上料吸盘17安装于四号机械手16末端，所述负极tab18安装于正负极tab标定模块303的负极安装盘3032，所述正极tab19安装于正负极tab标定模块303的正极安装槽3039。

参见图3所示，优选地，所述a工位tab上料单元3包括从动辊301、同步带302、正负极tab标定模块303和主动辊304，所述正负极tab标定模块303等间距安装于同步带302上，左右内侧间距400mm±0.5mm，所述同步带302连接主动辊304和从动辊301，所述主动辊304驱动同步带302逆时针转动，正负极tab标定模块303向主动辊304方向平移。

参见图4所示，优选地，所述正负极tab标定模块303包括tab间距微调旋钮3031、负极安装盘3032、负极吸盘3033、负极指示针3034、调节间隙3035、标尺3036、正极吸盘3037、正极指示针3038和正极安装槽3039，所述tab间距微调旋钮3031内置微型伺服小马达，与负极安装盘3032相连接，所述负极安装盘3032表面安装有负极吸盘3033，所述负极吸盘3033吸住负极tab18，所述负极安装盘3032中轴线顶部安装有负极指示针3034，所述负极指示针3034与标尺3036接触，所述调节间隙3035设置于负极安装盘3032两侧，所述正极安装槽3039表面安装有正极吸盘3037，所述正极吸盘3037吸住正极tab19，所述正极安装槽3039中轴线顶部安装有正极指示针3038，所述正极指示针3038与标尺3036接触，所述正极指示针3038和负极指示针3034设定距离为90mm±0.2mm，所述标尺3036精度为0.1mm。

参见图5和图6所示，优选地，所述裸电芯上料单元10包括侧立板1001、双向滚珠丝杠1002、一号直线导轨1003、一号电机安装座1004和一号伺服电机1005，所述侧立板1001与一号直线导轨1003连接，所述一号伺服电机1005安装到一号电机安装座1004并与双向滚珠丝杠1002连接，所述双向滚珠丝杠1002一端连接侧立板1001，另一端连接一号伺服电机1005。

参见图7和图8所示，优选地，所述a工位裸电芯定位模块15包括直线导轨槽1501、滚珠丝杠孔1502、轴向螺母滑块1503、裸电芯安装座1504、裸电芯托盘1505、裸电芯1506、二号直线导轨1507、二号伺服电机1508、径向螺母滑块1509和二号滚珠丝杠1510，所述直线导轨槽1501与一号直线导轨1003连接，所述滚珠丝杠孔1502与双向滚珠丝杠1002连接，所述轴向螺母滑块1503通过二号直线导轨1507与裸电芯安装座1504连接，所述裸电芯安装座1504上部连接裸电芯托盘1505，下部通过径向螺母滑块1509与二号滚珠丝杠1510连接，所述二号滚珠丝杠1510与二号伺服电机1508连接，所述裸电芯托盘1505表面设置吸盘，吸住裸电芯1506。

参见图1至图3所示，具体的，所述a工位tab上料单元3的主动辊304设置于左侧，逆时针转动，所述正负极tab标定模块303向a工位裸电芯定位模块15移动，所述b工位tab上料单元11与a工位tab上料单元3具有相同结构，其主动辊304设置于右侧，顺时针转动，所述正负极tab标定模块303向b工位裸电芯定位模块14移动。

参见图1、图5和图6所示，具体的，所述b工位裸电芯定位模块14与a工位裸电芯定位模块15具有相同结构，所述一号伺服电机1005驱动双向滚珠丝杠1002正向转动，a工位裸电芯定位模块15由取料位向焊接位移动，同时b工位裸电芯定位模块14由取料位向焊接位移动，两者相向运动；所述一号伺服电机驱动1005双向滚珠丝杠1002反向转动，a工位裸电芯定位模块15由焊接位向取料位移动，同时b工位裸电芯定位模块14由焊接位向取料位移动，两者反向运动。

参见图1所示，具体的，所述一号裸电芯上下料吸盘2左侧是上料位，右侧是卸料位，所述三号裸电芯上下料吸盘9左侧是上料位，右侧是卸料位，所述二号tab上料吸盘6左侧是正极tab吸盘，右侧是负极tab吸盘，所述四号tab上料吸盘17左侧是负极tab吸盘，右侧是正极tab吸盘。

参见图1所示，具体的，所述a工位焊接机5集成正极和负极焊接，所述b工位焊接机13集成正极和负极焊接。

为了帮助理解本发明的上述基本实施方式，参照图1至图8进行工作过程说明，一种软包动力电池用正负极tab同工位焊接装置的方法，包括如下步骤：上料、裸电芯定位、正负极tab标定模块定位、关键尺寸校准、焊接和卸料，其详细工作过程为：一号机械手1将裸电芯1506放到a工位裸电芯定位模块15，二号机械手7将正负极tab放到a工位tab上料单元3的正负极tab标定模块303，三号机械手8将裸电芯1506放到b工位裸电芯定位模块14，四号机械手16将正负极tab放到b工位tab上料单元11的正负极tab标定模块303，完成上料过程；一号伺服电机1005驱动双向滚珠丝杠1002正向转动，a工位裸电芯定位模块15由取料位向焊接位移动，同时b工位裸电芯定位模块14由取料位向焊接位移动，完成裸电芯定位过程；a工位tab上料单元3逆时针转动，正负极tab标定模块303向a工位裸电芯定位模块15移动，a工位ccd单元4实时监控裸电芯1506侧边到正极tab19侧边距离，直至达到规格范围，同时b工位tab上料11单元顺时针转动，正负极tab标定模块303向b工位裸电芯定位模块14移动，b工位ccd单元12实时监控裸电芯1506侧边到正极tab19侧边距离，直至达到规格范围，完成正负极tab标定模块303定位过程；a工位ccd单元4、b工位ccd单元12测量tab-lead中心距和tab-lead高度，tab间距微调旋钮3031驱动负极安装盘3032左右移动，校准tab-lead中心距，二号伺服电机1508驱动裸电芯托盘1505前后移动，校准tab-lead高度，完成关键尺寸校准过程；当a工位焊接机5接收到关键尺寸校准ok信号，对a工位裸电芯定位模块15进行正极tab19和负极tab18焊接，当b工位焊接机13接收到关键尺寸校准ok信号，对b工位裸电芯定位模块14进行正极tab19和负极tab18焊接，完成焊接过程；一号伺服电机1005驱动双向滚珠丝杠1002反向转动，a工位裸电芯定位模块15由焊接位向取料位移动，一号机械手1驱动一号裸电芯上下料吸盘2进行卸料和上料，同时b工位裸电芯定位模块14由焊接位向取料位移动，三号机械手8驱动三号裸电芯上下料吸盘9进行卸料和上料，完成卸料过程。

以上结合附图详细描述了本发明的具体实施方式，需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。