[发明专利]全自动锂离子电芯多层极耳超声波焊接机

说明书

技术领域

本发明涉及极耳焊接装置，尤其是一种用于锂离子电池的多层电芯极耳与转接片装配的全自动超声波焊接机。

背景技术

大容量锂离子电池一般包括多个电芯，根据设计不同，电芯的数量不同。由于大容量锂离子电池要求很高的输出功率，所以电池工作时，内部的电流较大。为了满足电池的过流能力，每一个电芯都自带极耳，根据品种不同，电芯自带的极耳数量也不同。多层电芯的组合就使一个电池内的电芯极耳有多层，工艺上一般采用超声波焊接将这些极耳与电池正负极的转接片焊接在一起。

超声波金属焊接原理是利用超声波（频率超过16KHz）的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法，金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将振动能量转变为工件间的摩擦能、形变能及有限的温升，接头间的冶金结合是在母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接，因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象。

对于大容量锂离子电池，为了保证过流能力，要求电芯极耳与转接片的连接区域较大。但是，传统的焊接方式由于选用小焊印面积的焊头，需要焊接至少2次，造成生产效率低下。另外，现有的超声波焊接多为人工操作，焊接位置的一致性很难保证，且焊接品质全由人为经验判定，经常造成虚焊的误判和漏判。如何避免这些问题，成为锂离子电池工业自动化中的一个难点。因此，多层极耳的焊接已成为锂离子电池生产中亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种全自动锂离子电芯多层极耳超声波焊接机，以实现极耳与转接片的高效、准确焊接。

为了实现上述目的，本发明提供了一种全自动锂离子电芯多层极耳超声波焊接机，其包括上料机械手、转盘、转接片送料机构、下料机械手和控制所有元件运作的控制器，转盘在圆周上均匀设置有上料单元、转接片与电芯组合单元、超声波焊接单元和下料单元，每一个单元对应一个转盘夹具，上料机械手将待焊接的电芯从上料位置移入转盘的上料单元，转盘和转接片送料机构分别将电芯和转接片送到转接片与电芯组合单元，转接片与电芯组合单元将电芯极耳夹在转接片中间，超声波焊接单元完成电芯极耳和转接片的焊接，下料机械手将焊接好的电芯放入下料位置。

作为本发明全自动锂离子电芯多层极耳超声波焊接机的一种改进，还包括对待焊接电芯进行定位的电芯上料定位机构，电芯上料定位机构包括侧定位块、定位夹子、夹子气缸和夹子限位块，侧定位块和定位夹子配合对电芯的三个侧面进行定位，夹子气缸控制定位夹子的开闭，两个夹子限位块设于定位夹子的夹紧方向上，其位置能够根据电芯的大小进行调节，夹子限位块决定了电芯定位的松紧程度。

作为本发明全自动锂离子电芯多层极耳超声波焊接机的一种改进，所述上料机械手包括X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机，以及设置于X轴伺服电机上的旋转气缸和电芯夹手，三个伺服电机可以使旋转气缸和电芯夹手在转盘的上料单元和电芯上料位置之间准确移动，旋转气缸控制电芯夹手旋转而保证电芯的朝向与转盘的上料单元相匹配。

作为本发明全自动锂离子电芯多层极耳超声波焊接机的一种改进，所述转接片送料机构设置有转接片送料储存单元和托盘下料储存单元，两者分别通过送料滑轨汽缸和下料滑轨汽缸与吸盘滑轨汽缸相连，送料滑轨汽缸和下料滑轨汽缸上分别设置有上料托盘托手和下料托盘托手，吸盘滑轨汽缸上设置有吸盘汽缸，吸盘汽缸与托盘吸嘴连接，吸盘滑轨汽缸一侧设置有托盘顶紧汽缸和转接片夹手伺服电机，转接片夹手伺服电机与转接片夹手相连。

作为本发明全自动锂离子电芯多层极耳超声波焊接机的一种改进，所述转接片与电芯组合单元包括转接片托台、滑轨气缸、两对吸嘴气缸和两对吸嘴，滑轨气缸设置于转接片托台的底部，吸嘴气缸设置于滑轨气缸上，两对吸嘴分别与两对吸嘴气缸连接。

作为本发明全自动锂离子电芯多层极耳超声波焊接机的一种改进，所述转盘夹具包括极耳夹子、伸进汽缸和夹紧气缸，伸进汽缸和夹紧气缸与极耳夹子连接，分别控制极耳夹子的移动和开闭。

作为本发明全自动锂离子电芯多层极耳超声波焊接机的一种改进，所述超声波焊接单元包括铜超声波焊接单元和铝超声波焊接单元。

作为本发明全自动锂离子电芯多层极耳超声波焊接机的一种改进，所述超声波焊接单元包括焊头、焊座、压力和位移控制单元、振动子和输出信号接口，焊头采用悬挂式，焊座位于焊头的下方，压力和位移控制单元与焊头连接，可按设定的压力和位移控制焊头移动，振动子与焊头连接，能够按设定的参数带动焊头发振，输出信号接口将超声波焊接的参数发送给控制器，控制器按设定的规格自动判断焊接质量。