CN101934429A - 动力电池激光焊接机 - Google Patents

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余志光
项春江
梁寿清
张兴华
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Abstract

本发明公开了一种动力电池激光焊接机,其包括机架、旋转工作台、激光焊接机械手和反馈控制系统,旋转工作台和激光焊接机械手安装在机架上并通过反馈控制系统来实现自动化控制,旋转工作台包括由涡轮蜗杆机构带动旋转的旋转台和安装于旋转台上的电池模组定位夹紧机构,激光焊接机械手包括丝杆螺母机构和由丝杆螺母机构带动位移的激光焊枪。本发明动力电池激光焊接机采用了旋转工作台、涡轮蜗杆机构、丝杠螺母机构和反馈控制系统,可实现动力电池的高效自动化激光焊接。

Description

动力电池激光焊接机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种动力电池激光焊接机,特别是一种高效自动化的动力电池激光焊 接机。
背景技术
[0002] 新能源是未来社会的发展趋势,新能源汽车更是目前世界各国争相研究的热点之 一。因此,作为新能源汽车核心部件之一的动力电池的高效自动化生产具有重要意义。
[0003] 目前,动力电池生产线上的激光焊接工序大多是采用人工完成,由人工将激光焊 枪调整到正确位置,人工监视焊接的全过程。每焊接完一次,参数都需要重新调整一次,费 时费力,生产效率和自动化程度低,且很难保证焊接质量。
[0004] 有鉴于此,确有必要开发一种高效自动化的动力电池激光焊接机,以提高动力电 池生产线的自动化程度和生产效率、降低产品上市周期和生产成本。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于:提供一种高效自动化的动力电池激光焊接机。
[0006] 为了上述发明目的,本发明提供了一种动力电池激光焊接机,其包括机架、旋转工 作台、激光焊接机械手和反馈控制系统,旋转工作台和激光焊接机械手安装在机架上并通 过反馈控制系统来实现自动化控制,旋转工作台包括由涡轮蜗杆机构带动旋转的旋转台和 安装于旋转台上的电池模组定位夹紧机构,激光焊接机械手包括丝杆螺母机构和由丝杆螺 母机构带动位移的激光焊枪。
[0007] 作为本发明动力电池激光焊接机的一种改进,所述旋转工作台还包括步进电机, 步进电机通过链轮链条机构把动力传动到所述涡轮蜗杆机构,所述旋转台安装固定在所述 涡轮蜗杆机构的输出端而由其带动旋转。
[0008] 作为本发明动力电池激光焊接机的一种改进,所述机架包括安装板,所述步进电 机和涡轮蜗杆机构都安装在所述机架的安装板上,所述旋转台和机架的安装板之间装有用 于支撑旋转台的滚珠机构。
[0009] 作为本发明动力电池激光焊接机的一种改进,所述定位夹紧机构为两套,每套包 括气动夹紧装置和电动滚筒,气动夹紧装置利用气缸实现对动力电池模组的精确定位和夹 紧,电动滚筒转动将动力电池模组移动到所述定位夹紧机构的上下料位置。
[0010] 作为本发明动力电池激光焊接机的一种改进,所述丝杆螺母机构包括X方向丝杠 螺母机构、Y方向丝杠螺母机构和Z方向丝杠螺母机构。
[0011] 作为本发明动力电池激光焊接机的一种改进,所述激光焊接机械手还包括焊接机 械手支架和焊枪夹紧机构,焊接机械手支架安装在所述机架上,所述X方向丝杠螺母机构 安装在焊接机械手支架上,所述Z方向丝杠螺母机构与所述X方向丝杠螺母机构的丝杠螺 母固定在一起,所述Y方向丝杠螺母机构安装在所述Z方向丝杠螺母机构的丝杠螺母上,所 述焊枪夹紧机构安装在所述Y方向丝杠螺母机构的丝杠螺母上,所述激光焊枪装在焊枪夹紧机构中。
[0012] 作为本发明动力电池激光焊接机的一种改进,所述反馈控制系统包括实现所述激 光焊枪精确定位的位置校正系统,位置校正系统安装于所述激光焊枪上并对激光焊枪的位 置进行微调。
[0013] 作为本发明动力电池激光焊接机的一种改进,所述反馈控制系统包括安装在所述 丝杠螺母机构中、用于感应所述激光焊枪是否到达准确焊接位置的位移感应器。
[0014] 作为本发明动力电池激光焊接机的一种改进,所述反馈控制系统包括安装在所述 旋转工作台上、用于感应所述旋转台是否转到正确位置的位置感应器。
[0015] 作为本发明动力电池激光焊接机的一种改进,所述反馈控制系统还包括通过感应 器反馈的信号来控制所述激光焊接机上各机构协调运动的可编程逻辑控制器。
[0016] 相对于现有技术,本发明动力电池激光焊接机采用旋转工作台、涡轮蜗杆机构、丝 杠螺母机构和反馈控制系统,实现了动力电池高效自动化激光焊接。
附图说明
[0017] 下面结合说明书附图和具体实施方式,对本发明动力电池激光焊接机及其有益技 术效果进行详细说明,其中:
[0018] 图1是本发明动力电池激光焊接机的总装示意图。
[0019] 图2是图1所示动力电池激光焊接机的左视图。
[0020] 图3是图1所示动力电池激光焊接机的俯视图。
具体实施方式
[0021] 请参阅图1至图3所示,本发明动力电池激光焊接机包括机架1、旋转工作台4、激 光焊接机械手和反馈控制系统。旋转工作台4和激光焊接机械手安装在机架1上,通过反 馈控制系统来实现动力电池激光焊接工序的高效自动化控制。
[0022] 旋转工作台4包括步进电机2、涡轮蜗杆机构3、旋转台17和定位夹紧机构,步进 电机2和涡轮蜗杆机构3安装在机架1的安装板(未标示)上,涡轮蜗杆机构3和步进电 机2之间通过链轮链条机构传递动力。在涡轮蜗杆机构3的输出端安装旋转台17,旋转台 17与涡轮蜗杆机构3固定在一起。在旋转台17和机架1的安装板之间装有四个滚珠机构 (未图示),用于支撑旋转台17的重量。在旋转台17上安装两套定位夹紧机构,用于动力 电池模块的上下料和精确定位夹紧,保证每次动力电池模块都在同一位置。定位夹紧机构 的运动传递情况为:步进电机2通过链轮链条机构把动力传动到涡轮蜗杆机构3,涡轮蜗杆 机构3的输出端带动固定在其上的旋转台17旋转到需要的位置。定位夹紧机构包括气动 夹紧装置6和电动滚筒5,电动滚筒5用于动力电池模组的上下料,气动夹紧装置6利用气 缸实现对动力电池模组的精确定位和夹紧。
[0023] 激光焊接机械手包括焊接机械手支架7、X方向丝杠螺母机构8、Y方向丝杠螺母机 构12、Ζ方向丝杠螺母机构15、焊枪夹紧机构13和激光焊枪14。焊接机械手支架7安装在 机架1上,X方向丝杠螺母机构8安装在焊接机械手支架7上,Z方向丝杠螺母机构15与X 方向丝杠螺母机构8的丝杠螺母固定在一起,Y方向丝杠螺母机构12安装在Z方向丝杠螺 母机构15的丝杠螺母上,焊枪夹紧机构13安装在Y方向丝杠螺母机构12的丝杠螺母上,激光焊枪14装在焊枪夹紧机构13中,通过X、Y、Z丝杠螺母机构8、12、15的共同作用,实现 激光焊枪14在Χ、Υ、Ζ方向的运动。激光焊接机械手的运动情况是:Χ方向丝杠螺母机构8 上的步进电机16带动丝杠转动,在X方向丝杠螺母机构8的作用下,带动Y、Z方向丝杠螺 母机构12、15和激光焊枪14沿X方向运动。同理,在Υ、Ζ方向丝杠螺母机构12、15的步进 电机9、10作用下,带动激光焊枪14沿Y和Z方向运动,从而实现激光焊枪14的X、Y、Z方 向的运动。激光焊枪14包括枪头和枪柄两部分,枪头与枪柄之间的相对位置可调。通过安 装在激光焊枪14上的位置校正系统,可以调整激光焊枪14的枪头的位置,使激光焊枪14 的枪头到达准确的焊接位置,实现对激光焊枪14的精确定位。
[0024] 反馈控制系统包括安装在旋转工作台4上的位置感应器、安装在X、Y、Z丝杠螺母 机构8、12、15中的位移感应器、安装在激光焊枪14上的位置校正系统和PLC (Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)。安装在旋转工作台4上的位置感应器用于感应旋 转台17是否转到正确位置,X、Y、Z丝杠螺母机构8、12、15中的位移感应器用于感应激光焊 枪14是否到达准确的焊接位置,激光焊枪14上的位置校正系统用于对激光焊枪14的位置 进行微调,保证焊接质量。PLC通过感应器反馈信号来控制激光焊接机上各机构的协调运 动。
[0025] 本发明动力电池激光焊接机工作原理如下:当动力电池模组到达激光焊接工序, 气动夹紧装置6张开,安装在动力电池模组定位夹紧机构中的三个电动滚筒5转动,在电动 滚筒5的作用下,动力电池模组移动到定位夹紧机构的正确位置,由气动夹紧装置6夹紧固 定。在旋转工作台4的旋转台17上安装两套动力电池模组定位夹紧装置,旋转台17与涡 轮蜗杆机构3的输出端固定在一起。当动力电池模组夹紧固定后,步进电机2启动,通过链 传动带动涡轮蜗杆机构3转动,在涡轮蜗杆机构3的作用下,旋转台17旋转180度,以将动 力电池模组转到焊接位置,同时把已经焊接好的模组转到之前的上料位置,此时,气动夹紧 装置6张开,电动滚筒5转动,把焊接好的动力电池模组运送出焊接机,然后再进行新的动 力电池模组上料动作。通过安装在旋转台17上的两套动力电池模组定位夹紧机构的交替 上下料和焊接,大大提高了焊接效率。
[0026] 当动力电池模组到达焊接位置时,在反馈控制系统的控制下,安装在焊接机械手 支架7上的X方向丝杠螺母机构8在步进电机16的带动下,拖动Y、Z方向的丝杠螺母机构 12,15和激光焊枪14沿X方向运动;按照反馈控制系统的指令,Z方向丝杠螺母机构15在 步进电机10的带动下,拖动Y方向丝杠螺母机构12和激光焊枪14沿Z方向运动;同理,在 步进电机9和Y方向丝杠螺母机构12的作用下,拖动激光焊枪14沿Y方向运动。在Χ、Υ、 Z方向丝杠螺母机构8、12、15的共同作用下,实现激光焊枪14在X、Y、Z方向的运动,保证 激光焊枪14到达准确的焊接位置。同时,安装在激光焊枪14上的位置校正系统能够对激 光焊枪14的位置进行微调,保证焊点位置的准确性,提高了焊接质量和效率。
[0027] 综上所述,本发明动力电池激光焊接机采用旋转工作台4、涡轮蜗杆机构3、丝杠 螺母机构8、12、15和反馈控制系统实现了动力电池高效自动化激光焊接。
[0028] 旋转工作台4采用链轮链条传动机构和涡轮蜗杆机构3相结合,实现旋转工作台 4不同角度的旋转;通过在旋转台17上安装两套动力电池模组定位夹紧机构,实现动力电 池模块的连续高效焊接。
[0029] 激光焊接机械手把X、Y、Z丝杠螺母机构8、12、15和反馈控制系统相结合,保证了激光焊枪14的精确定位,提高了动力电池模组的焊接质量。
[0030] 根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方 式进行适当的变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本 发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书 中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

  1. 一种动力电池激光焊接机,其特征在于:包括机架、旋转工作台、激光焊接机械手和反馈控制系统,旋转工作台和激光焊接机械手安装在机架上并通过反馈控制系统来实现自动化控制,旋转工作台包括由涡轮蜗杆机构带动旋转的旋转台和安装于旋转台上的电池模组定位夹紧机构,激光焊接机械手包括丝杆螺母机构和由丝杆螺母机构带动位移的激光焊枪。
  2. 2.根据权利要求1所述的动力电池激光焊接机,其特征在于:所述旋转工作台还包括 步进电机,步进电机通过链轮链条机构把动力传动到所述涡轮蜗杆机构,所述旋转台安装 固定在所述涡轮蜗杆机构的输出端而由其带动旋转。
  3. 3.根据权利要求2所述的动力电池激光焊接机,其特征在于:所述机架包括安装板,所 述步进电机和涡轮蜗杆机构都安装在所述机架的安装板上,所述旋转台和机架的安装板之 间装有用于支撑所述旋转台的滚珠机构。
  4. 4.根据权利要求1、2或3所述的动力电池激光焊接机,其特征在于:所述定位夹紧机 构为两套,每套包括气动夹紧装置和电动滚筒,气动夹紧装置利用气缸实现对动力电池模 组的精确定位和夹紧,电动滚筒转动将动力电池模组移动到所述定位夹紧机构的上下料位 置。
  5. 5.根据权利要求1所述的动力电池激光焊接机,其特征在于:所述丝杆螺母机构包括X 方向丝杠螺母机构、Y方向丝杠螺母机构和Z方向丝杠螺母机构。
  6. 6.根据权利要求5所述的动力电池激光焊接机,其特征在于:所述激光焊接机械手还 包括焊接机械手支架和焊枪夹紧机构,焊接机械手支架安装在所述机架上,所述X方向丝 杠螺母机构安装在焊接机械手支架上,所述Z方向丝杠螺母机构与所述X方向丝杠螺母机 构的丝杠螺母固定在一起,所述Y方向丝杠螺母机构安装在所述Z方向丝杠螺母机构的丝 杠螺母上,焊枪夹紧机构安装在所述Y方向丝杠螺母机构的丝杠螺母上,所述激光焊枪装 在焊枪夹紧机构中。
  7. 7.根据权利要求1所述的动力电池激光焊接机,其特征在于:所述反馈控制系统包括 实现所述激光焊枪精确定位的位置校正系统,位置校正系统安装于所述激光焊枪上并对激 光焊枪的位置进行微调。
  8. 8.根据权利要求1所述的动力电池激光焊接机,其特征在于:所述反馈控制系统包括 安装在所述丝杠螺母机构中、用于感应所述激光焊枪是否到达准确焊接位置的位移感应ο
  9. 9.根据权利要求1所述的动力电池激光焊接机,其特征在于:所述反馈控制系统包括 安装在所述旋转工作台上、用于感应所述旋转台是否转到正确位置的位置感应器。
  10. 10.根据权利要求8或9所述的动力电池激光焊接机,其特征在于:所述反馈控制系统 还包括通过感应器反馈的信号来控制所述激光焊接机上各机构协调运动的可编程逻辑控 制器。
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