CN112548474A - 封焊焊接设备及电池生产线 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种封焊焊接设备及电池生产线，该封焊焊接设备包括工作台、直线滑轨、焊接工装及焊接机构，焊接工装包括基座、主动导向套、从动导向套、托轮、压轮、从动压头及主动压头，基座安装于直线滑轨，托轮和主动压头均安装于基座，压轮可转动安装于基座并位于托轮的上方，托轮与压轮相互配合以径向限定待焊装电芯的位置，主动导向套滑动安装于基座并活动套设于主动压头，从动压头安装于从动压板，从动压板通过直线驱动单元滑动安装于基座，从动导向套可滑动安装于从动压板并活动套设于从动压头，从动导向套与主动导向套同轴设置，主动压头与旋转驱动机构相连，焊接机构安装在直线滑轨的末端，焊接质量好焊接效率高。

Description

封焊焊接设备及电池生产线

技术领域

本发明涉及电池制造装置技术领域，尤其涉及一种封焊焊接设备及电池生产线。

背景技术

圆柱电芯在生产制造过程中涉及多步操作，比如极耳焊接、封焊等。随着动力电池行业的迅速发展，对圆柱电芯的生产制造效率提出了更高的需求。

在传统封焊操作中，将圆柱电芯安装在焊装工装上后由人工对其进行周向焊接，待焊接完成后将焊接后的电芯取下后再更换另一待焊装电芯，整个焊接操作需要等待焊接完成才能上料，且人工操作导致焊接效率低。目前虽然有自动设备可以实现圆柱电芯的封焊，但在焊装过程中由于盖体与铝壳对准精度不高或者盖体与铝壳之间的压紧力过小或过大，影响封焊焊接效果。

发明内容

本发明实施例提供一种封焊焊接设备及电池生产线，用以解决现有技术中焊接效率低且焊接效果差的缺陷。

本发明实施例提供一种封焊焊接设备，包括工作台及安装在所述工作台上的直线滑轨，还包括焊接工装及焊接机构，所述焊接工装包括基座、主动导向套、从动导向套、托轮、压轮、从动压头及主动压头，所述基座安装于所述直线滑轨，所述托轮和所述主动压头均安装于所述基座，所述压轮可转动安装于所述基座并位于所述托轮的上方，所述托轮与所述压轮相互配合以径向限定待焊装电芯的位置，所述主动导向套滑动安装于所述基座并活动套设于所述主动压头，所述从动压头安装于从动压板，所述从动压板通过直线驱动单元滑动安装于所述基座，所述从动导向套可滑动安装于所述从动压板并活动套设于所述从动压头，所述从动导向套与所述主动导向套同轴设置，所述从动压头与所述主动压头相互配合以轴向限定待焊装电芯的位置，所述主动压头与旋转驱动机构相连，所述直线驱动单元采用可控制所述从动压头作用在待焊装电芯端面作用力大小的驱动结构，所述焊接机构安装在所述直线滑轨的末端以便焊接所述焊接工装上夹持的待焊装电芯。

根据本发明一个实施例的封焊焊接设备，所述直线滑轨有两条，两条所述直线滑轨并行设置，每一所述直线滑轨上安装一所述焊接工装，当其中一个所述焊接工装位于所述焊接机构处进行焊接时，另一个所述焊接工装位于所述直线滑轨的前端进行上料。

根据本发明一个实施例的封焊焊接设备，所述焊接机构包括横梁及焊接头，所述横梁固定安装在工作台上并位于所述直线滑轨的末端，所述焊接头通过升降组件安装在所述横梁上。

根据本发明一个实施例的封焊焊接设备，所述基座上构造有滑道，所述从动压头可转动安装于压头座，所述压头座固定安装于所述从动压板，所述从动压板安装滑轨，所述从动导向套通过第一导向套驱动单元滑动安装于所述滑轨，所述直线驱动单元的驱动端与所述从动压板固定连接。

根据本发明一个实施例的封焊焊接设备，所述压轮可转动安装于旋转臂，所述旋转臂与旋转驱动单元的驱动端相连，所述旋转驱动单元固定安装于所述基座。

根据本发明一个实施例的封焊焊接设备，还包括托轮座，所述托轮座安装于所述基座，所述托轮的两端分别与支撑座转动连接，所述支撑座与所述托轮座可调式连接或可拆卸连接。

根据本发明一个实施例的封焊焊接设备，所述主动导向套通过第二导向套驱动单元滑动安装于所述滑道。

根据本发明一个实施例的封焊焊接设备，所述主动压头可转动安装于压头安装座，所述压头安装座与所述基座固定连接，所述焊接工装还包括离合器，所述旋转驱动机构通过所述离合器与所述主动压头选择性接合。

根据本发明一个实施例的封焊焊接设备，所述主动导向套与所述基座固定连接。

本发明实施例还提供一种电池生产线，包括如上所述的封焊焊接设备。

本发明实施例提供的封焊焊接设备及电池生产线，焊接工装上夹持的待焊装电芯通过直线滑轨靠近或远离焊接机构，从而在焊接工位和上料工位之间来回切换。其中，焊接工装通过从动导向套与主动导向套对待焊装电芯进行初步导向和限位，避免集流盘与壳体发生错位，借助直线驱动单元控制预紧力大小，确保不同待焊装电芯的焊接质量一致，借助从动压头和主动压头限定待焊装电芯的轴向，托轮和压轮相互配合限制待焊装电芯的径向，旋转驱动机构带动主动压头，进而带动待焊装电芯在托轮和压轮的限定下旋转，便于对待焊装电芯进行周向焊接，焊接质量好焊接效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1是本发明实施例提供的一种封焊焊接设备的立体图；

图2是图1所示封焊焊接设备的局部结构图；

图3是本发明实施例提供的焊接工装的结构示意图；

图4是图3所示出的焊接工装的局部结构图；

图5是图3所示出的焊接工装的另一局部结构图。

附图标记：

10、基座；11、滑槽；12、滑道；20、托轮；21、托轮座；22、支撑座；23、容纳槽；24、接近开关；30、压轮；31、旋转臂；32、旋转驱动单元；40、从动压头；41、从动压板；42、压头座；43、滑轨；50、主动压头；51、压头安装座；60、主动导向套；61、第二导向套驱动单元；70、从动导向套；71、第一导向套驱动单元；72、导向通孔；80、直线驱动单元；90、旋转驱动机构；91、离合器；92、伺服电机；93、减速机；100、缓冲器；110、工作台；120、直线滑轨；130、焊接工装；140、焊接机构；141、横梁；142、焊接头；143、升降组件；150、机罩；160、隔板；170、监视屏；180、操作屏。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示是本发明实施例提供的封焊焊接设备的立体图；图2是该封焊焊接设备的内部结构图。如图1和图2所示，该封焊焊接设备包括工作台110、直线滑轨120、焊接工装130及焊接机构140。直线滑轨120安装在工作台110上，焊接工装130安装于直线滑轨120，在直线滑轨120的作用下，焊接工装130在焊接工位和上料工位之间运动。焊接机构140安装在直线滑轨120的末端，以便焊接焊接工装 130上夹持的待焊装电芯。其中，焊接工装130包括基座10、托轮 20、压轮30、从动压头40、主动压头50、主动导向套60及从动导向套70。托轮20和主动压头50均安装于基座10，压轮30可转动安装于基座10并位于托轮20的上方，托轮20与压轮30相互配合以径向限定待焊装电芯的位置。主动导向套60滑动安装与基座10并活动套设于主动压头50，从动压头40安装于从动压板41，从动压板41 通过直线驱动单元80滑动安装于基座10。从动导向套70可滑动安装于从动压板41并活动套设于从动压头40。从动导向套70与主动导向套60同轴设置，从动压头40与主动压头50相互配合以轴向限定待焊装电芯的位置，主动压头50与旋转驱动机构90相连。其中，直线驱动单元80采用可控制从动压头40作用在待焊装电芯端面作用力大小的驱动结构，比如直线运动气缸或者电动推杆。

使用时，人工或借助机械手在上料工位也即直线滑轨120的前端对焊接工装130进行上料，将待焊装电芯放置在托轮20上并与主动压头50抵接，压轮30相对基座10旋转从而压放在待焊装电芯上，借助压轮30与托轮20的相互配合限定待焊装电芯的轴向和径向自由度。同轴设置的从动导向套70与主动导向套60相对运动至预设位置以初步限定待焊装电芯的轴向位置，这样在从动压头40与主动压头 50夹紧待焊装电芯之前已经对集流盘和铝壳的相对位置进行了限定。接着，在直线驱动单元80的作用下，从动压头40相对基座10滑动并带动从动导向套70一起运动直至其与待焊装电芯抵触，借助直线驱动单元80控制从动压头40的压紧力，确保同一型号的不同电芯放置在该焊接工装中时，不会因为作用力的不同，导致集流盘与铝壳之间存在缝隙或者发生变形。最后，在旋转驱动机构90的作用下，主动压头50旋转，带动待焊装电芯在托轮20和压轮30的作用下绕电芯轴旋转，从而便于焊接头对待焊装电芯的周向进行焊接操作。可以理解的是，托轮20、压轮30、从动压头40和主动压头50均相对于基座10可转动。待焊装电芯在焊接工装130上装夹到位后，由直线滑轨120将其输送至末端，焊接机构140进行焊接操作。当焊接完成后，直线滑轨120将其再次输送至前端，以便进行下料及再次上料。

本发明实施例提供的封焊焊接设备，焊接工装130上夹持的待焊装电芯通过直线滑轨120靠近或远离焊接机构140，从而在焊接工位和上料工位之间来回切换。其中，焊接工装130通过从动导向套70 与主动导向套60对待焊装电芯进行初步导向和限位，避免集流盘与壳体发生错位，借助直线驱动单元80控制预紧力大小，确保不同待焊装电芯的焊接质量一致，借助从动压头40和主动压头50限定待焊装电芯的轴向，托轮20和压轮30相互配合限制待焊装电芯的径向，旋转驱动机构90带动主动压头50，进而带动待焊装电芯在托轮20 和压轮30的限定下旋转，便于对待焊装电芯进行周向焊接。

具体地，直线滑轨120有两条，两条直线滑轨120并行设置，每个直线滑轨120上均安装有一个焊接工装130。当其中一个焊接工装 130位于焊接机构140处进行焊接时，另一个焊接工装130位于直线滑轨120的前端进行上料。这样，两个焊接工装130相互配合，提高整个封焊焊接设备的焊接效率。

在上述任一实施例的基础上，焊接机构140包括横梁141及焊接头142。横梁141架设在工作台110上，并且位于直线滑轨120的末端，焊接头142通过升降组件143安装在横梁141上。如图2所示，当直线滑轨120有两条时，焊接头142滑动安装在横梁141上；当直线滑轨120仅有一条时，升降组件143固定安装于横梁141，焊接头 142在升降组件143的作用下上下运动。其中，升降组件143包括板体及安装在板体上的升降驱动单元，升降驱动单元的驱动端与焊接头 142相连。当直线滑轨120有两条时，在横梁141上安装有直线运动滑轨，板体安装在直线运动滑轨上以便在两条直线滑轨120之间运动，该直线运动滑轨的运动方向与直线滑轨120的运动方向垂直。当直线滑轨120仅有一条时，板体固定安装在横梁141上。

其中，基座10底部设有用于滑动安装在焊接设备上的滑槽11。焊接设备上设有直线滑道，滑槽11滑动安装在直线滑道上，两个焊接工装130相互配合，一个滑动至焊接区域进行焊接操作，另一个在线下由人工进行上料，以便在待焊装电芯完成焊接后实现无缝衔接，提高焊接效率。当然，也可以不设置滑槽11，而是直接将基座10安装在线性滑轨上。

如图3所示，基座10上构造有滑道12，从动压头40可转动安装于压头座42，压头座42固定安装于从动压板41。从动压板41上安装滑轨43，从动导向套70通过第一导向套驱动单元71滑动安装于滑轨43，直线驱动单元80的驱动端与从动压板41固定连接。在直线驱动单元80的驱动下，从动压板41沿滑道12滑动，其滑动方向沿待焊装电芯的轴向。当直线驱动单元80带动从动压头40运行预设距离后与待焊装电芯的端部抵接时，从动导向套70随之一起运动。其中，第一导向套驱动单元71固定安装从动压板41或者基座10均可。比如，第一导向套驱动单元71固定安装在基座10上，从动压板 41构造有用于与第一导向套驱动单元71配合的外沿。在从动压板41 平行于待焊装电芯轴向的两侧分别安装有滑轨43，从动导向套70滑动安装在两条滑轨43上。在第一导向套驱动单元71的作用下，从动导向套70可以相对从动压头40运动。具体地，从动导向套70包括立板及座体，座体固定安装在从动压板41上，立板与座体固定连接，在立板上设有导向通孔72。该导向通孔72的形状和尺寸与待焊装电芯的尺寸及外形一致。

为了便于统一布设气路，直线驱动单元80采用直线运动气缸。使用时，通过控制直线运动气缸的气压，即可控制直线驱动单元80 作用在待焊装电芯端面的作用力大小。另外，当待焊装电芯的尺寸发生变化时，还可以通过直线驱动单元80使整个焊接工装适应待焊装电芯的长度变化。

在上述任一实施例基础上，如图3和4所示，压轮30可转动安装于旋转臂31，旋转臂31与旋转驱动单元32的驱动端相连，旋转驱动单元32固定安装于基座10。旋转驱动单元32采用旋转气缸或者旋转电机，在旋转驱动单元32的作用下，旋转臂31带动转动安装其上的压轮30，压放在待焊装电芯上，避免焊接过程中待焊装电芯发生窜动。

如图5所示，本发明实施例提供的焊接工装130还包括托轮座 21，托轮座21可调式安装于基座10，托轮20的两端分别与支撑座 22转动连接，支撑座22与托轮座21可调式连接。托轮座21用于安装托轮20，其底部向两侧延伸有支耳，支耳上开设有用于与基座10 螺栓连接的安装孔，该安装孔可以为条形孔，以便与基座10上开设的多个螺孔中某一个螺孔配合，实现可调式连接。支撑座22为带有底板的U型支撑架，当然，支撑座22也可以采用其他形式的支撑结构，对此本发明实施例不做具体限定。

在上述实施例基础上，托轮座21的顶部设有容纳槽23，两个支撑座22可以通过调节螺栓可调式安装于容纳槽23内或者通过螺栓可拆卸安装于容纳槽23内。为了更好的进行支撑，本发明实施例中的托轮座21有两个，两个托轮座21上安装的四个托轮20呈方形阵列排布，在两个托轮座21之间布设接近开关24。当然，借助两个托轮 20和其他凹槽结构同样可以有效承托待焊装电芯并且能带动待焊装电芯旋转。

在一实施例中，如图3所示，主动导向套60通过第二导向套驱动单元61滑动安装于滑道12。当待焊装电芯放置在托轮20上后，主动导向套60在第二导向套驱动单元61的作用下，从动导向套70 在第一导向套驱动单元71的作用下向待焊装电芯的端部靠拢。可以理解的是，本发明实施例中，主动导向套60既可以相对主动压头50 的轴向运动，又可以实现主动压头50在主动导向套60内的旋转。同样的，从动导向套70与从动压头40的相对运动情况与主动导向套 60和主动压头50的相对运动情况相同。其中，第一导向套驱动单元 71和第二导向套驱动单元61可以为气缸或者电动推杆中的任一种。

其中，从动压板41上安装有缓冲器100，该缓冲器100安装在滑轨43的外端。借助缓冲器100在从动导向套70的运动外端进行缓冲。需要说明的是，外端指的是滑轨43远离待焊装电芯的一端。同样的，在基座10上同样安装有缓冲器100，缓冲器100安装在滑道 12的两端，分别用于缓冲第二导向套驱动单元61和直线驱动单元80 的运动。

在上述任一实施例的基础上，如图3所示，主动压头50可转动安装于压头安装座51。具体地，压头安装座51固定安装在基座10 上，主动压头50可转动安装在压头安装座51上。

焊接工装130还包括离合器91，旋转驱动机构90通过离合器91 与主动压头50选择性接合。当主动压头50和从动压头40夹紧待焊装电芯后，旋转驱动机构90通过离合器91与主动压头50相连。在旋转驱动机构90的作用下，主动压头50旋转，从而带动从动压头 40和待焊装电芯旋转。为了更好地轴向限定待焊装电芯的位置，主动压头50和从动压头40结构相同，均开设有与待焊装电芯端部适配的槽体，为了方便待焊接电芯进入槽体内，在从动压头40和主动压头50的槽体槽口处设有引导部，能有效纠正电芯的偏移。主动压头 50和从动压头40均为铜压头，在铜压头设有环形槽以减轻铜压头的重量。

具体地，如图3和图4所示，旋转驱动机构90包括伺服电机92 及减速机93，伺服电机92通过减速机93与离合器91相连。伺服电机92的电机轴通过减速机93与离合器91相连，离合器91安装在离合器安装座上。当待焊装电芯安装到位后，离合器91与主动压头50 接合，在伺服电机92的驱动下，主动压头50旋转。

在另一实施例中，主动导向套60与基座10固定连接，主动导向套60的结构与从动导向套70相同，均包括导向通孔。主动压头50 的端部收容在导向通孔内，且导向通孔尚有部分空间用以供待焊装电芯插入。由此，仅借助从动导向套70和从动压头40的移动同样可以定位待焊装电芯，对此，本发明实施例不做具体限定。

在又一实施例中，主动导向套60为设有锥形孔的定位件，该定位件呈圆台状或者块状，其与主动压头50的端部固定连接。当待焊装电芯沿锥形孔与主动压头50端部抵触后，借助直线驱动单元80的推动，同样可以起到对齐集流盘和铝壳以避免两者发生错位的效果。

另外，在工作台110上安装有机罩150，两条直线滑轨120之间设置有隔板160。如图1所示，两条直线滑轨120的前端即上料位位于机罩150的外部，隔板160设置在机罩150内部。在机罩150外处于两条直线滑轨120之间的位置同样设置有隔板。机罩150设置有两个安装门，当焊接工装130沿直线滑轨120运动至安装门时，对应的安装门自动打开，当上料后直线滑轨120带动焊接工装130向焊接位运行时，安装门关闭，确保焊接时处于相对封闭环境，避免激光对工人产生影响。如图2所示，机罩150的一侧转动安装监视屏170，另一侧转动安装操作屏180，操作屏180下方设置有可收纳的操作台，该操作台用于放置鼠标键盘。当不使用键盘鼠标时，操作台及键盘鼠标处于收纳状态，当需要通过键盘输入控制指令时，操作台展开。监视屏170主要用于监测设备当前运行状态，操作屏180作为操作端的显示设备，便于查看及输入控制指令。

除此之外，本发明实施例还提供一种电池生产线，包括如上所述的封焊焊接设备。一条电池生产线上可以配置多个上述封焊焊接设备。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种封焊焊接设备，包括工作台及安装在所述工作台上的直线滑轨，其特征在于，还包括焊接工装及焊接机构，所述焊接工装包括基座、主动导向套、从动导向套、托轮、压轮、从动压头及主动压头，所述基座安装于所述直线滑轨，所述托轮和所述主动压头均安装于所述基座，所述压轮可转动安装于所述基座并位于所述托轮的上方，所述托轮与所述压轮相互配合以径向限定待焊装电芯的位置，所述主动导向套滑动安装于所述基座并活动套设于所述主动压头，所述从动压头安装于从动压板，所述从动压板通过直线驱动单元滑动安装于所述基座，所述从动导向套可滑动安装于所述从动压板并活动套设于所述从动压头，所述从动导向套与所述主动导向套同轴设置，所述从动压头与所述主动压头相互配合以轴向限定待焊装电芯的位置，所述主动压头与旋转驱动机构相连，所述直线驱动单元采用可控制所述从动压头作用在待焊装电芯端面作用力大小的驱动结构，所述焊接机构安装在所述直线滑轨的末端以便焊接所述焊接工装上夹持的待焊装电芯。

2.根据权利要求1所述的封焊焊接设备，其特征在于，所述直线滑轨有两条，两条所述直线滑轨并行设置，每一所述直线滑轨上安装一所述焊接工装，当其中一个所述焊接工装位于所述焊接机构处进行焊接时，另一个所述焊接工装位于所述直线滑轨的前端进行上料。

3.根据权利要求1或2所述的封焊焊接设备，其特征在于，所述焊接机构包括横梁及焊接头，所述横梁固定安装在工作台上并位于所述直线滑轨的末端，所述焊接头通过升降组件安装在所述横梁上。

4.根据权利要求1所述的封焊焊接设备，其特征在于，所述基座上构造有滑道，所述从动压头可转动安装于压头座，所述压头座固定安装于所述从动压板，所述从动压板安装滑轨，所述从动导向套通过第一导向套驱动单元滑动安装于所述滑轨，所述直线驱动单元的驱动端与所述从动压板固定连接。

5.根据权利要求1或4所述的封焊焊接设备，其特征在于，所述压轮可转动安装于旋转臂，所述旋转臂与旋转驱动单元的驱动端相连，所述旋转驱动单元固定安装于所述基座。

6.根据权利要求1或4所述的封焊焊接设备，其特征在于，还包括托轮座，所述托轮座安装于所述基座，所述托轮的两端分别与支撑座转动连接，所述支撑座与所述托轮座可调式连接或可拆卸连接。

7.根据权利要求4所述的封焊焊接设备，其特征在于，所述主动导向套通过第二导向套驱动单元滑动安装于所述滑道。

8.根据权利要求1或4所述的封焊焊接设备，其特征在于，所述主动压头可转动安装于压头安装座，所述压头安装座与所述基座固定连接，所述焊接工装还包括离合器，所述旋转驱动机构通过所述离合器与所述主动压头选择性接合。

9.根据权利要求1或4所述的封焊焊接设备，其特征在于，所述主动导向套与所述基座固定连接。

10.一种电池生产线，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的封焊焊接设备。

Images