一种全自动锂电池极耳焊接机的制作方法

本实用新型属于自动化机械技术领域，特别是涉及一种全自动锂电池极耳焊接机。

背景技术：

动力锂电池是一种为动力工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。动力锂电池具有寿命长、使用安全、大容量、体积小、重量轻的优点而被广泛应用于各种动力系统中。

动力锂电池一般包括锂电池及一个安装于锂电池表面的顶盖，所述顶盖能方便地连接各种动力系统。而锂电池具有两片正极耳及两片负极耳，顶盖具有正负两极的导电柱，导电柱位于锂电池的两侧，将锂电池的两正、负极耳分别位于导电柱的两侧，并且导电柱与锂电池的极耳电连接。在装配顶盖与锂电池的过程中，为了保证顶盖与锂电池电连接的稳定性，一般将所述锂电池的极耳与顶盖的导电柱通过超声波焊接在一起，因此，焊接时一共需要焊接四次。然而，现有的超声波焊接机每次只能焊接一个点，焊接完成后需要人工翻转再焊接另一个点，这样使得劳动强度极大，工作效率低，不利于大批量生产。

综上所述，现有的锂电池极耳焊接技术存在因采用人工的方式对正、负极耳进行上料及焊接，导致生产效率低及质量差的问题。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种全自动锂电池极耳焊接机，旨在解决现有的锂电池极耳焊接技术存在因采用人工的方式对正、负极耳进行上料及焊接，导致生产效率低及质量差的问题。

本实用新型提供了一种全自动锂电池极耳焊接机，所述全自动极耳焊接机包括：

用于将锂电池运送到预定位置的上料机构；

用于对所述锂电池的极耳进行剪切的剪切机构；

用于对剪切后的所述极耳进行贴胶及激光焊接后形成焊点的焊接机构；

用于对所述焊点进行检测及整合平滑后形成成品的焊点检测机构；以及

用于对所述成品进行测试的成品性能测试机构；

所述上料机构、所述剪切机构、所述焊接机构、所述焊点检测机构以及所述成品性能测试机构依序连通。

本实用新型提供了一种全自动锂电池极耳焊接机，包括上料机构、剪切机构、焊接机构、焊点检测机构以及成品性能测试机构，上料机构将锂电池运送到预定位置后，依序通过剪切机构对锂电池的极耳进行剪切、焊接机构对剪切后的极耳进行贴胶及激光焊接后形成焊点，接着焊点检测机构对所述焊点进行检测及整合平滑后形成成品，并通过成品性能测试机构对成品进行测试。由此实现了对锂电池的极耳进行全自动上料、焊接以及检测的效果，提高了生产效率及焊接精度，解决了现有的锂电池极耳焊接技术存在因采用人工的方式对正、负极耳进行上料及焊接，导致生产效率低及质量差的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种全自动锂电池极耳焊接机的模块结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种全自动锂电池极耳焊接机的上料机构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种全自动锂电池极耳焊接机的剪切机构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种全自动锂电池极耳焊接机的焊接机构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种全自动锂电池极耳焊接机的焊点检测机构的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种全自动锂电池极耳焊接机的成品性能测试机构的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种全自动锂电池极耳焊接机的剪切机构的具体结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种全自动锂电池极耳焊接机的焊接机构正面的具体结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的一种全自动锂电池极耳焊接机的焊接机构侧面的具体结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供的一种全自动锂电池极耳焊接机，用于实现锂电池18650、26650、32650、42110等锂电池极耳焊接，是一种电池电芯极耳自动焊接组装线，包括极耳自动裁切，自动装配，自动焊接，完成电池极耳焊接的自动焊接组装，实现电池组串并联焊接，并完成电压，内阻测试分选接，其自动化程度高以及焊接精度高。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种全自动锂电池极耳焊接机的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

上述一种全自动锂电池极耳焊接机，包括：

用于将锂电池运送到预定位置的上料机构101；

用于对所述锂电池的极耳进行剪切的剪切机构102；

用于对剪切后的所述激光焊接后形成焊点的焊接机构103；

用于对所述焊点进行检测及整合平滑后形成成品的焊点检测机构104；以及用于对所述成品进行测试的成品性能测试机构105；

所述上料机构101、所述剪切机构102、所述焊接机构103、所述焊点检测机构104以及所述成品性能测试机构105依序连通。

作为本实用新型一实施例，上料机构101的输出端接剪切机构102的输入端，剪切机构102的输出端接焊接机构103的输入端，焊接结构103的输出端接焊点检测机构104的输入端，焊点检测机构104的输出端接成品性能测试机构105的输入端。

作为本实用新型一实施例，上述一种全自动锂电池极耳焊接机，针对锂电池电芯极耳自动焊接组装线，包括极耳自动裁切，自动装配，自动焊接，并完成电压，内阻测试分选，其中极耳激光焊接。焊接配置CCD视觉检测，夹具可调节，可以实现动力电池18650、26650、32650、42110锂电池极耳焊接；本机装夹方便，自动化程度高，动作灵活，操作方便，适合批量生产。其特点为：精密化、稳定化、自动化、程序化。

图2—图6示出了本实用新型实施例提供的一种全自动锂电池极耳焊接机的整体结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

其中，图2中的A和B分别与图3中的A’和B’相吻合，图3中的C和D分别与图4中的C’和D’相吻合，图4中的E和F分别与图5中的E’和F’相吻合，图5中的G和H分别与图6中的G’和H’相吻合，这样，使得上料机构101的输出端接剪切机构102的输入端，剪切机构102的输出端接焊接机构103的输入端，焊接结构103的输出端接焊点检测机构104的输入端，焊点检测机构104的输出端接成品性能测试机构105的输入端，形成了完整的生产流水线。

上述上料机构101的工作内容为：1、锂电池自动上料；2、空盘转运；3、扫描条码与测试数据绑定；4、测试极耳的厚度；5、将数据上传到MES系统(制造企业生产过程执行系统)。

上述剪切机构102的工作内容为：1、产品自动定位；2、自动剪切胶；3、极耳间距测量；4、极耳剪切。

上述焊接机构103的工作内容为：1、产品自动定位；2、自动贴胶；3、对极耳进行激光焊接。

上述焊点检测机构104的工作内容为：1、极耳整平；2、CCD(Charge-Coupled Device，电荷耦合元件)焊盘检测；3、自动放PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)。

上述成品性能测试机构105的工作内容为：1、产品自动定位；2、自动贴胶；3、PCM板折弯；4、检测电池表面破损。

图7示出了本实用新型实施例提供的一种全自动极耳焊接机的剪切机构的具体结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

上述剪切机构102包括一机架，所述机架上设有转盘1030，沿所述转盘1030周向依序设有：

用于承载所述极耳的第一履带1021；

用于传送所述第一履带的第一导轨1022；

用于向所述第一履带输送所述极耳的供料组件1024；

用于对所述极耳进行位置限定的定位器件1025；

用于夹取所述极耳的夹具1026；

用于切割所述极耳的切刀1027；

第一感光元件1028和触摸屏1029；以及

用于控制所述第一履带1021、所述第一导轨1022、所述供料组件1024、所述定位器件1025、所述夹具1026、所述切刀1027、所述第一感光元件1028以及所述触摸屏1029工作的第一控制系统1023。

图8和图9示出了本实用新型实施例提供的一种全自动锂电池极耳焊接机的焊接机构的正面结构和侧面结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

上述焊接机构103包括一机体，所述机体间隔设有：

用于装夹所述极耳的可调夹具1032；

用于承载所述极耳并朝所述可调夹具运行的第二履带1031；

用于传送所述第二履带的第二导轨1033；

设于所述极耳上方，用于对所述极耳进行焊接的焊头1038；

用于安装所述焊头的定位组件1035；

用于发射激光的激光器1037；

用于接收所述激光，且对所述焊头进行加热的第二感光元件1039；

用于控制所述可调夹具1032、所述第二履带1031、所述第二导轨1033、所述焊头1038、所述定位组件1035、所述激光器1037以及所述第二感光元件1039工作的第二控制系统1036。

综上，上述一种全自动锂电池极耳焊接机主要完成电芯与极耳的自动组装，实现电池极耳剪切、焊接，内阻测试分选。工人将工件(包括电池电芯，塑料壳，不锈钢卷带)放入相应自动送料装置后，实现自动组装，实现电池组焊接以及成品检测下料，机器自动工作，人工不参与生产只需加料。整条生产线工艺路线：分选—厚度、极耳边距测量—切极耳—激光焊接/焊点检查——成品性能测试/尺寸检查，整个过程采用PLC控制，实现闭环控制。人机交换中心为触摸屏1029，实现操作简单化，适用于盘卷式极片供料方式。

(1)自动上料和测试电压内阻：本工序主要功能为条码绑定、开路电压检测、直流阻抗检测、坏品剔除、货物收集进入下一道工序；

其检测精度：电压≤±1mV，内阻≤0.2mΩ，NG电芯挑出；

并且由控制台、可透视防护房、电池框输送带、不良电芯输送带、电芯输送机、组装输送带、机械手等组成。

(2)极耳切割,电芯厚度与极耳中心距/边距的测量：本工序主要功能为测量厚度，极耳CCD检查；

其厚度测量精度：≤±0.02mm；

CCD检测极耳中心距与边距的精度：≤0.01mm；NG电芯剔除缓存；

切极耳、极耳整形具体为：采用切极耳的刀片1027使用寿命为50万次(钨钢合金刀)，刀片1027更换方便、快捷，切片1027之间不能有短路，短路会自动报警；；

极耳余留长度可调，裁切精度：≤±0.2mm；

极片的宽度为40-60mm，卷径的最大直径为400MM，极耳的宽度为3－10mm，极耳胶带宽度为6－15mm，极耳焊接处胶带规格为8－12mm，留白处胶带规格为8－25mm；

(3)激光焊接：由激光器1037、振镜、光路系统、可调夹具1032、定位组件1035、压紧机构、PLC控制系统、CCD视觉检测系统等所组成。采用较低的床身，工件装卸方便，稳定性能好。将装配好的工件放在芯梁上，用定位组件1035定位好并压紧；根据焊接工艺调整好焊接振镜与电池件的距离，即可进行一系列焊接过程。焊接完毕后，夹紧机构同时松开，电池移到下一个工位。

(3.1)定位组件1035：采用一边固定，另一边气动压紧的方式将工件扶正，方便焊缝对中；

(3.2)焊接芯梁：采用矩形芯梁，其上设置有铜衬垫并在铜衬垫上加工成型槽，保证工件焊接过程中的双面成型和散热。工件接触面采用平面形式，保证焊接工件的良好接触；

(3.3)控制系统：采用PLC可编程序控制器，实现气动定位后、压板自动压紧、焊炬自动到位、自动起弧焊接、自动收弧停止、焊枪和行走机构自动回位、行走机构转换工位等一系列自动化动作。并可对工艺参数进行模拟演示。控制主机采用SMC可编程逻辑运动控制器(负责系统的输入输出信号处理、程序运行)。

(3.4)采用新型激光电源，该电源主要由主电路、触发电路、预燃电路、控制电路、保护电路组成，具有过流、过压、流量保护装置，其频率、脉宽、电流均可调。该电源操作面板具有工作时显示电流、脉宽、频率、激光工作次数、工作时间等功能。具备显示故障类型的功能。

(4)焊点检测：PCM保护板与电芯极耳激光焊接，焊接后品质的检测，不良品的剔除，良品流入下工序；夹具调节方便，准确，快捷(包括保护板定位和电芯定位，保护板与电芯的距离定位，压爪定位和激光焊点定位)；

正常点焊4个点，焊点设置在3个以上，拉力在2kgf(千克力)以上，这样可保证焊接的稳定性；激光系统含有CCD功能，自动检测电芯极耳与保护板的配合度，并在重合的中心区域开始点焊；CCD检查焊点误判精度：误判率≤10％；

(5)成品测试：本机构主要功能为电池扫码、功能测试、锂电池长/宽/厚度以及出线长度的检测，NG电池按照功能与尺寸剔除分别缓存，良品自动流入下工序；夹具兼容性强，更换夹具方便，夹具制作简单；设备兼容性强，能测试端子线、FPC、导线的电池；

其性能检测精度：电压≤±1mV，内阻≤±0.2mΩ，过流≤±0.001A；测量电池成品长、宽、厚及出线长度。长、宽、厚尺寸测量精度要求为±0.02mm；测量尺寸接触电芯表面压力：0-1Kg可调；

(6)电器组成部分：由工控机、PLC、触摸屏、伺服电机、变频器(伺服)、机器人等部分组成；PLC主控实现总线控制，PLC可实现局域网链接并上传相关数据(电芯电压内阻测试与电芯段目检OCV2要求必须数据相关联)；

(7)软件控制要求：人机界面要求操作方便，安全等级设置为二级管理，其中，一级管理为操作级，二级管理为管理员调试级。

(8)布线方式：控制柜与动力柜分箱设计；控制系统采用以太网传输、主从站控制方式；分散式布局，所有控制系统均集成在机械部件侧，各控制柜间采用网线传输，可靠性高、抗干扰、节约空间以及便于维护。

(9)可实现多台焊接机的联线，可完成电池的串并联连接，极耳自动裁切上料，自动焊接，自动装配，使锂电池PACK组装生产全程实现自动化，适用于锂离子电池极耳包胶带。

以下结合图2-图9对上述一种全自动锂电池极耳焊接机的工作原理进行描述说明：

首先，上料机构101采用自动上料的方式将锂电池运送到预定位置；其次，在剪切机构102中，通过供料组件1024向第一履带1021输送极耳，并且第一履带1021沿着第一导轨1022进行运行，第一控制系统1023控制夹具1026夹取极耳并通过切刀1027将极耳按照预设形状进行切割，并将切割好的极耳传送给焊接机构103；再次，在焊接机构103中，当极耳在第二履带1031上沿着第二导轨1033运行到指定位置时，第二控制系统1036控制激光器1037发射激光，当第二感光元件1039接收到激光后，对焊头1038进行加热，直到焊头1038达到预设温度时则开始对极耳进行焊接；最终，焊接后的极耳传送给焊点检测机构104对焊点进行检测及整合平滑后形成成品，并通过成品性能测试机构105对成品进行测试。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种全自动锂电池极耳焊接机，包括上料机构、剪切机构、焊接机构、焊点检测机构以及成品性能测试机构，上料机构将锂电池运送到预定位置后，依序通过剪切机构对锂电池的极耳进行剪切、焊接机构对剪切后的极耳进行激光焊接后形成焊点，接着焊点检测机构对所述焊点进行检测及整合平滑后形成成品，并通过成品性能测试机构对成品进行测试。由此实现了对锂电池的极耳进行全自动上料、焊接以及检测的效果，提高了生产效率及焊接精度，解决了现有的锂电池极耳焊接技术存在因采用人工的方式对正、负极耳进行上料及焊接，导致生产效率低及质量差的问题。本实用新型实施例实现简单，不需要增加额外的硬件，可有效降低成本，具有较强的易用性和实用性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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的保护范围之内。