一种动力电池盖板的极柱组装焊接设备及方法与流程

1.本发明涉及动力电池制造技术领域，尤其涉及一种动力电池盖板的极柱组装焊接设备及方法。


背景技术：

2.锂电池被广泛应用于各种行业，3c电子领域、新能源汽车领域等，而锂电池因其自有特性，存在着较大的安全问题，如起火、爆炸等。特别是在电动汽车领域，电池作为动力输出的关键组件，关系着车辆的安全与人员的生命安全。动力电池盖板作为电池组件的核心部件，其可靠性对汽车的正常使用影响巨大。
3.电池盖板主要包括顶盖片、极柱、密封圈、绝缘塑制件、防爆阀这些部件，在电池盖板的组装过程中，需要先进行顶盖片与防爆阀的焊接作业，然后进行密封圈、极柱等结构件的组装焊接。在焊接之前，需要进行极柱组装。然而，目前的自动组装设备在极柱的输送及上料过程中，极柱存在偏移或取料不正的可能性，存在极柱和顶盖片的组装精度较差的问题，导致组装后的动力电池盖板的良率较低。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种动力电池盖板的极柱组装焊接设备及极柱组装焊接方法，能够实现极柱和顶盖片精确组装，自动化组装精度较高，提高动力电池盖板产品的良率。
5.根据本发明的一个方面，一种动力电池盖板的极柱组装焊接设备，包括输送机构及沿所述输送机构依次设置的顶盖片上料机构、密封圈组装机构、极柱组装机构、焊接机构，所述输送机构包括可沿x轴移动经过所述极柱组装机构的载具平台及携带有顶盖片的载具，所述载具能够沿z轴移动地放置于所述载具平台之上；
6.所述极柱组装机构包括：
7.第一支架；
8.第一组装板，其设置于所述第一支架上，所述第一组装板上设有可供极柱通过的放料槽，所述放料槽沿z轴贯通所述第一组装板；
9.组装吸盘，其用于将极柱放入所述放料槽；及
10.第一顶升模组，其用于将所述载具自所述载具平台上顶起，所述第一顶升模组位于所述第一组装板的下方；
11.其中，所述第一组装板具有向下延伸的第一定位部，所述载具具有向上延伸的第二定位部，所述第一定位部和所述第二定位部能够相互接合且其中的至少一者上具有定位引导斜面；
12.所述极柱组装机构具有第一工作状态和第二工作状态，在所述第一工作状态时，所述载具位于所述载具平台上，所述载具位于所述第一组装板下方一段距离处；在所述第二工作状态时，所述载具脱离所述载具平台，所述第一定位部和所述第二定位部相互接合
以使所述放料槽正对所述载具上的顶盖片的极柱安装部位。
13.在一优选的实施例中，所述第一组装板上还设有用于对极柱进行定位的定位套筒，所述定位套筒和所述放料槽沿x轴间隔设置，所述组装吸盘可沿y轴移动地设置于所述第一支架上以将极柱自所述定位套筒转移至所述放料槽，所述组装吸盘具有与所述极柱相配合的吸附面；所述极柱组装机构还包括取料吸盘，所述取料吸盘可沿y轴移动地设置于所述第一支架上以将极柱上料皮带上的极柱转移至所述定位套筒内。
14.在一更优选的实施例中，所述放料槽、所述定位套筒、所述组装吸盘及所述取料吸盘分别成对设置，各所述组装吸盘能够同步地沿y轴及z轴移动地设置于所述第一支架上，各所述取料吸盘能够独立地沿y轴及z轴移动地设置于所述第一支架上。
15.进一步地，所述第一定位部为定位导销，所述定位导销具有倾斜的锥面，所述第二定位部为可供所述定位导销插入的定位导孔，所述定位导孔具有倾斜的孔壁，所述定位引导斜面包括所述锥面和所述孔壁。
16.在一优选的实施例中，所述定位导销能够上下移动地设于所述第一组装板上，所述第一组装板和所述定位导销之间设有缓冲弹簧。
17.在一优选的实施例中，所述输送机构包括能够沿x轴移动的滑台，所述载具平台具有固定连接于所述滑台上的内侧部及悬空设置的外侧部，所述载具置于所述外侧部上；所述外侧部上设有通孔，所述载具具有向下延伸的能够自所述通孔穿至所述载具平台下方的凸台；所述第一顶升模组包括第一顶升气缸及用所述第一顶升气缸驱动沿z轴上下移动的第一推块，所述极柱组装机构在所述第二工作状态时，所述第一推块顶在所述凸台上。
18.在一优选的实施例中，所述载具平台具有向上延伸的连接销，所述载具具有连接槽，所述连接销可脱离地插入所述连接槽中。
19.在一优选的实施例中，所述输送机构包括多个所述载具平台，每个所述载具平台上放置有至少一个所述载具；所述密封圈组装机构包括：
20.第二支架；
21.第二组装板，其设置于所述第二支架上，所述第二组装板上设有可供密封圈通过的密封圈槽，所述密封圈槽沿z轴贯通所述第二组装板；
22.放料吸盘，其用于将密封圈放入所述放料槽；及
23.第二顶升模组，其用于将所述载具自所述载具平台上顶起，所述第二顶升模组位于所述第二组装板的下方；
24.其中，所述第二组装板具有向下延伸的第三定位部，所述第三定位部和所述第二定位部能够相互接合且其中的至少一者上具有定位引导斜面；
25.所述密封圈组装机构具有第三工作状态和第四工作状态，在所述第三工作状态时，所述载具位于所述载具平台上，所述载具位于所述第二组装板下方一段距离处；在所述第四工作状态时，所述载具脱离所述载具平台，所述第三定位部和所述第二定位部相互接合以使所述密封圈槽正对所述载具上的顶盖片的极柱安装部位。
26.在一优选的实施例中，所述第三定位部为定位锥销，所述定位锥销具有倾斜的锥面，所述第二定位部为可供所述定位锥销插入的定位导孔，所述定位导孔具有倾斜的孔壁，所述定位引导斜面包括所述锥面和所述孔壁；所述定位锥销能够上下移动地设于所述第二组装板上，所述第二组装板和所述定位锥销之间设有缓冲弹簧；所述载具平台上设有通孔，
所述载具具有向下延伸的能够自所述通孔穿至所述载具平台下方的凸台，所述第二顶升模组包括第二顶升气缸及用所述第二顶升气缸驱动沿z轴上下移动的第二推块，所述极柱组装机构在所述第四工作状态时，所述第二推块顶在所述凸台上。
27.根据本发明的另一个方面，一种动力电池盖板的极柱组装焊接方法，采用上述的极柱组装焊接设备，所述极柱组装焊接方法包括极柱组装步骤，所述极柱组装步骤具体包括：
28.s101、载具平台移动，使载具携带顶盖片进入到第一组装板下方；
29.s102、检测到载具进入第一组装板下方，第一顶升模组动作将载具自载具平台上顶起，在引导斜面的作用下，第一定位部和第二定位部接合对载具进行精确定位，使得载具上的顶盖片的极柱组装部位正对第一组装板的放料槽；
30.s103、组装吸盘将极柱放入放料槽，极柱自放料槽落入到顶盖片的极柱组装部位。
31.在一优选的实施例中，所述第一组装板上还设有用于对极柱进行定位的定位套筒，所述极柱组装机构还包括取料吸盘，步骤s103中，取料吸盘下移拾取极柱上料皮带上的极柱并投入定位套筒内对极柱进行定位，组装吸盘将定位套筒内的定位后的极柱投入放料槽中。
32.在一优选的实施例中，每个载具平台上放置有两个载具，每个载具上放置有一个顶盖片，每个顶盖片具有正负极柱两个安装部位；步骤s103中，第一对取料吸盘下移取一对正负极柱后，第二对取料吸盘下移取另一对正负极柱，然后同步移动至两对定位套筒上方；两对组装吸盘同步移动至两对放料槽上方。
33.在一优选的实施例中，所述极柱组装焊接方法包括密封圈组装步骤，每个顶盖片进行所述密封圈组装步骤后再进行所述极柱组装步骤，所述密封圈组装步骤具体包括：
34.s201、载具平台移动，使载具携带顶盖片进入到第二组装板下方；
35.s202、检测到载具进入第二组装板下方，第二顶升模组动作将载具自载具平台上顶起，在引导斜面的作用下，第三定位部和第二定位部接合对载具进行精确定位，使得载具上的顶盖片的极柱组装部位正对第二组装板的密封圈槽；
36.s203、放料吸盘将密封圈放入密封圈槽，密封圈自密封圈槽落入到顶盖片的极柱组装部位。
37.本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
38.本发明的动力电池盖板的极柱组装焊接设备及极柱组装焊接方法，极柱组装机构在第一工作状态转换至第二工作状态的过程中，第一顶升模组将载具自载具平台上顶起，直至载具脱离载具平台，载具的第二定位部和第一组装板上的第一定位部相互接合，此时极柱组装机构处于第二工作状态，组装吸盘将定位好的极柱放入放料槽中，极柱能够准确的落入到顶盖片的极柱组装部位，实现极柱和顶盖片精确组装，提高了组装精度以及组装后动力电池盖板产品的良率，且设备结构紧凑，占用空间较小。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为根据本发明实施例的动力电池盖板的极柱组装焊接设备的结构示意图；
41.图2为图1中a处的局部放大图；
42.图3为根据本发明实施例的极柱组装机构的结构示意图；
43.图4为根据本发明实施例的极柱组装机构的前视图；
44.图5为图4中b处的局部放大图；
45.图6为根据本发明实施例的极柱组装机构的侧视图；
46.图7为根据本发明实施例的密封圈组装机构的结构示意图；
47.图8为根据本发明实施例的密封圈组装机构的前视图；
48.图9为图8中c处的局部放大图；
49.图10为根据本发明实施例的密封圈组装机构的俯视图；
50.图11为根据本发明实施例的输送机构的局部的结构示意图；
51.图12为根据本发明实施例的极柱组装的流程图；
52.图13为根据本发明实施例的密封圈组装的流程图。
53.其中，
54.100、顶盖片；
55.200、极柱；
56.1、极柱组装焊接设备；12、上料机构；15、焊接机构；
57.11、输送机构；111、载具平台；112、载具；1121、凸台；1122、连接槽；113、滑台；114、内侧部；115、外侧部；116、连接销；117、齿轮；118、齿条；119、滑轨；
58.14、极柱组装机构；2、第一支架；3、第一组装板；31、放料槽；32、第一定位部；321、锥面；33、套筒；4、组装吸盘；41、吸附面；5、第一顶升模组；51、第一顶升气缸；52、第一推块；6、第二定位部；61、孔壁；7、取料吸盘；
59.13、密封圈组装机构；131、第二支架；132、第二组装板；1321、密封圈槽；1322、第三定位部；133、放料吸盘；134、第二顶升模组；1341、第二顶升气缸；1342、第二推块。
具体实施方式
60.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
61.图1至图11示出了本实施例提供的极柱组装焊接设备1，其用于依次将密封圈、正负极柱组装到动力电池的顶盖片的正负极柱组装部位上，然后在极柱上放入防护盖帽，将正负极柱焊接在顶盖片上，同时将密封圈压缩至设定的压缩量使其将极柱和顶盖片之间进行密封。参照图1所示，该极柱组装焊接设备1包括输送机构11及沿输送机构11依次设置的顶盖片上料机构12、密封圈组装机构13、极柱组装机构14、焊接机构15。结合图1至图11所示，其中，输送机构11包括载具平台111和载具112，载具平台111可沿x轴移动经过极柱组装机构14，载具112用于携带顶盖片100，载具112能够沿z轴移动地放置于载具平台111之上。
62.进一步地，极柱组装机构14包括：第一支架2；第一组装板3；组装吸盘4；第一顶升模组5。更进一步地，第一组装板3设置于第一支架2上，第一组装板3上设有多个可供极柱200通过的放料槽31，放料槽31沿z轴贯通第一组装板3；组装吸盘4用于将多个极柱200放入
对应的放料槽31内；第一顶升模组5用于将载具112自载具平台111上顶起，其位于第一组装板3的下方。更具体地，参照图4所示，第一顶升模组5包括第一顶升气缸51及用第一顶升气缸51驱动沿z轴上下移动的第一推块52。
63.参照图2和图5所示，第一组装板3具有向下延伸的第一定位部32，载具112具有向上延伸的第二定位部6，第一定位部32和第二定位部6能够相互接合且其中的至少一者上具有定位引导斜面。具体地，第一定位部32为定位导销，定位导销具有倾斜的锥面321，第二定位部6为可供定位导销插入的定位导孔，定位导孔具有倾斜的孔壁61。上述的定位引导斜面即为锥面321和孔壁61。由于第一定位部32和第二定位部6都有锥形的结构，在锥形面的引导作用下，随着载具112被顶升，定位导销逐步卡入定位导孔内实现定位，对载具112上的顶盖片进行精确定位，使其极柱组装部位正对上方的放料槽31。定位导销能够上下移动地设于第一组装板3上，第一组装板3和定位导销之间设有缓冲弹簧(图中未示出)。缓冲弹簧可以防止第一顶升气缸51的推力较大时给载具112或顶盖片100带来损坏从而进行缓冲。
64.载具平台111具有向上延伸的连接销116(如图5所示)，载具112具有相配合的连接槽1122(如图2所示)，连接销116可脱离地插入连接槽1122中。当载具112放在载具平台111上时，连接销116插入连接槽1122内，对载具112进行定位，限制载具112使其不能够在水平方向偏移；当载具112被顶起至连接销116脱离连接槽1122，载具112可在第一组装板3的定位导销的作用下进行水平方向上的微调，调整载具112上的顶盖片100和待组装的极柱200的对正精度，实现精确对位后，将极柱放料。具体地，载具112上的定位导孔和连接槽1122的数量为多个，至少两个定位导孔位于对角，至少两个连接槽1122位于对角。
65.结合图3、图4和图11所示，输送机构11包括能够沿x轴移动的滑台113和滑轨119，滑台113可沿x轴移动地设置于滑轨119上，滑台113上设有沿x轴延伸的齿条118和齿轮117，齿条118和齿轮117相互啮合，齿轮117由输送电机驱动转动，从而在齿轮117和齿条118的配合下使得滑台113沿x轴移动。载具平台111具有内侧部114和外侧部115，内侧部114通过螺栓固定连接于滑台113，外侧部115悬空设置且载具112置于外侧部115上。外侧部115上设有通孔，载具112具有向下延伸的能够自通孔穿至载具平台111下方的凸台1121。该输送机构还包括位于两个末端处的转盘，滑轨的一部分位于转盘上，当载具平台沿着滑轨移动到转盘上时，转盘旋转180度，实现回转，载具平台沿着另一滑轨沿x轴反向移动。
66.极柱组装机构14具有第一工作状态和第二工作状态，在第一工作状态时，载具112位于载具平台111上，载具112位于第一组装板3下方一段距离处；在第二工作状态时，在第一顶升气缸51的作用下，第一推块52推动凸台1121向上运动，载具112脱离载具平台111，第一定位部32和第二定位部6相互接合以使放料槽31正对载具112上的顶盖片100的极柱安装部位，此时上述弹簧处于压缩状态。
67.参照图3所示，第一组装板3上还设有多个用于对极柱200进行定位的定位套筒33，定位套筒33和放料槽31沿x轴间隔设置。极柱组装机构14还包括多个取料吸盘7，放料槽31、定位套筒33、组装吸盘4及取料吸盘7分别成对设置。取料吸盘7能够独立地沿y轴及z轴移动地设置于第一支架2上以将极柱上料皮带上的极柱200转移至定位套筒33内。各组装吸盘4能够同步地沿y轴及z轴移动地设置于第一支架2上以将极柱200自定位套筒33转移至放料槽31，组装吸盘4具有吸附面41，吸附面41的形状、大小与极柱200相配合，当吸盘4将极柱200从套筒33内吸出时可以直接释放极柱穿过放料槽31落入顶盖片100的极柱安装部位而
不需要对极柱200进行再次定位。
68.输送机构11包括多个载具平台111，每个载具平台111上放置有至少一个载具112。结合到本实施例中，每个载具平台111上放置两个载具112。该极柱组装焊接设备能够同步实现两个顶盖片的极柱组装焊接，提高了生产效率。
69.密封圈组装机构13包括：第二支架131；第二组装板132；放料吸盘133；第二顶升模组134。
70.进一步地，第二组装板132设置于第二支架131上，第二组装板132上设有可供密封圈通过的密封圈槽1321，密封圈槽1321沿z轴贯通第二组装板132；放料吸盘133用于将密封圈放入放料槽31；第二顶升模组134用于将载具112自载具平台111上顶起，第二顶升模组134位于第二组装板132的下方。其中，第二组装板132具有向下延伸的第三定位部1322，第三定位部1322和第二定位部6能够相互接合且其中的至少一者上具有定位引导斜面。具体到本实施例中，参照图2和图9所示，第三定位部1322为定位锥销，定位锥销具有倾斜的锥面321，第二定位部6为可供定位锥销插入的定位导孔，定位导孔具有倾斜的孔壁61，定位引导斜面包括锥面321和孔壁61。定位锥销能够上下移动地设于第二组装板132上，第二组装板132和定位锥销之间设有缓冲弹簧(图中未示出)，该缓冲弹簧的作用与上述相同，在此不再赘述。
71.第二顶升模组134包括第二顶升气缸1341及用第二顶升气缸1341驱动沿z轴上下移动的第二推块1342。密封圈组装机构13具有第三工作状态和第四工作状态，在第三工作状态时，载具112位于载具平台111上，载具112位于第二组装板132下方一段距离处；在第四工作状态时，第二顶升气缸1341驱动第二推块1342推动凸台1121向上运动，载具112脱离载具平台111，第三定位部1322和第二定位部6相互接合以使密封圈槽1321正对载具112上的顶盖片的极柱安装部位。
72.参照图12所示，本实施例还提供一种动力电池盖板的极柱组装焊接方法，采用上述的极柱组装焊接设备1，极柱组装焊接方法包括极柱组装步骤，极柱组装步骤具体包括：
73.s101、载具平台111移动，使载具112携带顶盖片100进入到第一组装板3下方；
74.s102、检测到载具112进入第一组装板3下方，第一顶升模组5动作将载具112自载具平台111上顶起，在引导斜面的作用下，第一定位部32和第二定位部6接合对载具112进行精确定位，使得载具112上的顶盖片100的极柱组装部位正对第一组装板3的放料槽31；
75.s103、组装吸盘4将极柱200放入放料槽31，极柱200自放料槽31落入到顶盖片100的极柱组装部位。
76.更具体地，在步骤s102中，第一顶升气缸51驱动第一推块52推动凸台1121，将载具112从载具平台111上顶起，定位引导斜面包括第一定位部32的锥面321以及第二定位部6的倾斜的孔壁61，在定位引导斜面的作用下，第一定位部32和第二定位部6接合对载具112进行精准定位，组装吸盘4将极柱放入放料槽31后，极柱会准确的落入顶盖片的极柱组装部位；在步骤s103中，取料吸盘7下移拾取极柱上料皮带上的极柱200并投入定位套筒33内对极柱200进行定位，组装吸盘4将定位套筒33内的定位后的极柱200投入放料槽31中。
77.参照图2和图3所示，各载具平台111上放置有两个载具112，每个载具112上放置有一个顶盖片100，每个顶盖片100具有正负极柱两个安装部位。步骤s103中，第一对取料吸盘7下移取一对正负极柱后，第二对取料吸盘7下移取另一对正负极柱，然后同步移动至两对
定位套筒33上方，两对组装吸盘4同步移动至两对放料槽31上方。
78.参照图13所示，该极柱组装焊接方法包括密封圈组装步骤，每个顶盖片100进行密封圈组装步骤后再进行极柱组装步骤，密封圈组装步骤具体包括：
79.s201、载具平台111移动，使载具112携带顶盖片100进入到第二组装板132下方；
80.s202、检测到载具112进入第二组装板132下方，第二顶升模组134动作将载具112自载具平台111上顶起，在引导斜面的作用下，第三定位部1322和第二定位部6接合对载具112进行精确定位，使得载具112上的顶盖片的极柱组装部位正对第二组装板132的密封圈槽1321；
81.s203、放料吸盘133将密封圈放入密封圈槽1321，密封圈自密封圈槽1321落入到顶盖片100的极柱组装部位。
82.更具体地，在步骤s202中，检测到载具112进入到第二组装板132的下方时，第二顶升气缸1341驱动第二推块1342推动凸台1121向上运动，将载具112自载具平台111上顶起，第三定位部1322上的锥面321和倾斜的孔壁61接合对载具112进行精确定位，放料吸盘133将密封圈投放入密封圈槽1321后，密封圈可以准确的落入到顶盖片的极柱组装部位。
83.本实施例中的极柱组装焊接设备1包括极柱组装机构14和密封圈组装机构13，各顶盖片100进行密封圈组装后再进行极柱组装。极柱组装机构14从第一工作状态转换为第二工作状态的过程中，第一顶升气缸51驱动第一推块52，第一推块52推动凸台1121将载具112从载具平台111上顶起，锥面321和孔壁61配合对载具112进行精准定位，这保证了组装吸盘4将定位好的极柱200放入放料槽31后可以精确的落入到顶盖片的极柱组装部位；密封组装机构13从第三工作状态转换为第四工作状态的过程中，第二顶升气缸1341驱动第二推块1342，第二推块1342推动凸台1121向上运动，载具112从载具平台111上顶起，第三定位部1322和第二定位部6相配合对载具112进行精准定位，这确保放料吸盘133将密封圈放入密封圈槽1321后可以精准的落入到顶盖片的极柱组装部位。故本实施例的极柱组装焊接设备及方法可以提高组装精度以及组装后动力电池盖板产品的良率。
84.如本说明书和权利要求书中所示，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
85.需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的，可参考附图1。
86.进一步可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
87.进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
88.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在
于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。