CN100346499C - 电池封焊轨迹运动机构 - Google Patents

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Abstract

电池封焊轨迹运动机构，它由伺服马达、摩擦轮、平面滑动轴承、旋转夹具盘、电池夹具组成，电池夹具固定在旋转夹具盘上，平面滑动轴承分为水平平面滑动轴承和直立平面滑动轴承，旋转夹具盘的光滑的盘口面或盘面放置在光滑的水平平面滑动轴承水平面上，旋转夹具盘的侧壁夹放在摩擦轮与直立平面滑动轴承的直立平面间，摩擦轮装在伺服马达的旋转轴上，电池夹具中电池焊接轮廓线到旋转夹具盘外轮廓线的距离是定值。它可以使工件上的每一加工点正好经过激光聚焦系统的聚焦点，实现自动连续焊接，且结构紧凑，控制简单，成本低廉。

Description

电池封焊轨迹运动机构
技术领域
本发明涉及机械运动学、自动控制领域。采用一种新型的机构，配以软件程序，实现预定的轨迹。满足矩形铝壳电池侧面激光焊接和顶焊的要求。具体运用于电池激光焊接机，是其关键的组成部分—锂离子电池轨迹运动机构。
背景技术
目前国内所使用的电池侧面焊接方式是将电池的长短边分四次手动焊接，这样在长边与短边的过渡圆角焊接的不好，影响产品的成品率。且不易实现自动化。
国外通常采用的是三轴连动机构，聚焦系统固定在二维工作台上，电池夹具旋转，在动态中保持焦距不发生变化，其结构和控制系统非常复杂。可以实现自动化。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术的不足，提供一种新型电池封焊轨迹运动机构，它可以使工件上的每一加工点正好经过激光聚焦系统的聚焦点，实现自动连续焊接，且结构紧凑，控制简单，成本低廉。
本发明的技术方案是：电池封焊轨迹运动机构，其特征在于它由伺服马达、摩擦轮、平面滑动轴承、旋转夹具盘、电池夹具组成，电池夹具固定在旋转夹具盘上，平面滑动轴承分为水平平面滑动轴承和直立平面滑动轴承，旋转夹具盘的光滑的盘口面或盘面放置在光滑的水平平面滑动轴承水平面上，旋转夹具盘的侧壁夹放在摩擦轮与直立平面滑动轴承的直立平面间，摩擦轮装在伺服马达的旋转轴上，电池夹具中电池焊接轮廓线到旋转夹具盘外轮廓线的距离是定值。
如上所述的电池封焊轨迹运动机构，其特征在于平面滑动轴承的直立平面上端还有定位水平面，该定位水平面与旋转夹具盘光滑接触。
如上所述的电池封焊轨迹运动机构，其特征在于当电池封焊轨迹为矩形时，电池长边为b，短边为a，圆角为r，到夹具盘的外轮廓线距离为d，旋转夹具盘侧壁厚度为e，则旋转夹具盘外轮廓尺寸为长边b-2r，短边a-2r，外圆角R＝d+r，内圆角R′＝d+r-e。
本发明的工作原理：
旋转夹具盘放置在具有直立平面和水平平面的平面滑动轴承上，旋转夹具盘的侧壁夹放在摩擦轮与平面滑动轴承的直立平面间，摩擦轮压住旋转夹具盘的侧壁，摩擦轮由伺服马达带动而转动，使旋转夹具盘贴靠在平面滑动轴承的直立平面上转动，旋转夹具盘的外轮廓线随电池夹具中电池的封焊轨迹而定后，旋转夹具盘转动过程中无论怎样运动其聚焦系统和电池加工点的距离(即焦点)不会发生变化。
本发明具有以下特点：
1.轨迹可以走出矩形工件的轮廓形状。
2.无论以怎样的速度，沿预定轨迹运动，激光聚焦到工件的焦点不会发生变化。
3.结构紧凑，控制简单，成本低廉。
4.易于实现自动化。
5.真正连续焊接。
附图说明
图1是本发明的锂离子电池封焊轨迹运动机构装配结构示意图。其中，1转盘夹具支承座，2直立平面滑动轴承，3.旋转夹具盘，4.夹具，5.工件，6.磨擦轮，7.水平平面滑动轴承，8.垫片，9.轴套，10.马达支承板，11.伺服电机，12.旋转轴，13.联轴器，14.紧固螺母，15.轴承，16.轴承座，17.基板。
图2是图1的立体结构图。
图3是图2中旋转夹具盘3的平面几何设计图。
具体实施方式
本发明的实施例如图1所示。它主要由下列构件组成：伺服马达11，旋转轴12，摩擦轮6，直立平面滑动轴承2和水平平面滑动轴承7，旋转夹具盘3，电池夹具4。
被焊工件的锂离子电池5的封焊轨迹是矩形。
轴承座16、轴承15和马达支承板10用于安装伺服马达11；基板17、轴承座16用于安装平面滑动轴承2、7；伺服马达11通过联轴器13连接旋转轴12，弹性材料的摩擦轮6套在旋转轴12上，摩擦轮6将旋转夹具盘3的侧壁压在直立平面滑动轴承2上，旋转夹具盘3的盘口放置在水平平面滑动轴承7上。
件2和件7是精密平面滑动轴承，它是用特殊的铜材质镶带自润滑的高分子材料，在运行过程中达到无油润滑。件2的内三面是磨出来的，与旋转夹具盘3实现精密间隙配合。旋转夹具盘3外轮廓面，及上下面也是精密磨出来的，其内轮廓面与摩擦轮6实现弹性摩擦，达到动力传动的目的。随着伺服马达11、旋转轴12、摩擦轮6的转动，放置在水平平面滑动轴承7上的旋转夹具盘3，贴靠着直立平面滑动轴承2旋转，电池夹具4和其中装夹的工件——电池5随之转动。
旋转夹具盘的外轮廓线随电池夹具中电池的封焊轨迹而定。
该机构中主要涉及的计算就是旋转夹具盘的外轮廓线的平面几何设计，当电池长边为b，短边为a，圆角为r，到旋转夹具盘外轮廓线距离为d，旋转夹具盘侧壁厚度为e，这些参数定了以后，其旋转夹具盘外轮廓尺寸也相应定了，即长边b-2r，短边a-2r，外圆角R＝d+r，内圆角R′＝d+r-e，这样电池焊接轮廓线到旋转夹具盘旋转轨迹线的距离是定值。一旦聚焦系统调整好了以后，在运行中，其激光焦点在电池焊接轮廓线任意一点都不会发生变化，达到焊接目的。当运行直边速度为v时，理论上运行圆角的速度为v′＝(d+r)/r*v.
将夹具盘长边b设置为0，短边a设置为0，r＝0即可，此时夹具盘内外轮廓线为圆形。
实验结果
该机构用于实验的电池焊接机中，通过在触摸屏上输入电池长、短边距离，旋转圆角弧长，运行速度等参数，通过PLC(可编程控制器)控制系统，旋转夹具盘及电池夹具沿设定轨迹旋转，走出矩形电池的轮廓形状，完成激光焊接。在生产过程中没有发现异常。证明确实是有效的。产品的焊接质量好，效率高。
性能指标
焊接熔深：0.35mm
速度：6只/min
产品成品率：大于98％
本发明的优点在于：
1、结构简单
2、控制系统
3、成本低廉：本机构的直接材料成本是传统三轴连动机构的三分之一。
4、能配备相对简单的自动上/下料系统，实现自动焊接。
5、加工产品的成品率高。
6、工人的劳动强度小。
7、直身位速度为匀速，并可以任意设定，圆角处速度为直身位速度5~10倍，也可以任意设定，实现了真正的连续焊接。也可根据用户需要，运行圆角时是否关断激光。

Claims (3)

1、电池封焊轨迹运动机构，其特征在于它由伺服马达、摩擦轮、平面滑动轴承、旋转夹具盘、电池夹具组成，电池夹具固定在旋转夹具盘上，平面滑动轴承分为水平平面滑动轴承和直立平面滑动轴承，旋转夹具盘的光滑的盘口面或盘面放置在光滑的水平平面滑动轴承水平面上，旋转夹具盘的侧壁夹放在摩擦轮与直立平面滑动轴承的直立平面间，摩擦轮装在伺服马达的旋转轴上，电池夹具中电池焊接轮廓线到旋转夹具盘外轮廓线的距离是定值。
2、如权利要求1所述的电池封焊轨迹运动机构，其特征在于平面滑动轴承的直立平面上端还有定位水平面，该定位水平面与旋转夹具盘光滑接触。
3、如权利要求1或2所述的电池封焊轨迹运动机构，其特征在于当电池封焊轨迹为矩形时，电池长边为b，短边为a，圆角为r，到夹具盘的外轮廓线距离为d，旋转夹具盘侧壁厚度为e，则旋转夹具盘外轮廓尺寸为长边b-2r，短边a-2r，外圆角R＝d+r，内圆角R′＝d+r-e。
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