CN103028845B - 电容电池的直线式激光焊接机及其焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电容电池的直线式激光焊接机及其焊接方法，直线式激光焊接机包括工作台、前放置平台、传输装置、后放置平台、焊接机构，焊接机构和控制面板，控制面板内设置有功能控制模块；焊接方法包括将前放置平台上放置的待焊接的电池工件放至传输装置上的定位装置中，开启控制面板控制传送带移动，焊接电池工件的前半部分和后半部分。本发明实现了直线式操作，设计简洁、工艺布局合理，可连续化上料、定位；上料过程可自动定好距离，缩短了照相检测装置定位时间，提高了自动化效率；缩短了激光焊头的移动距离，且使得焊接工件有足够的冷却时间，提高了焊接质量；电池报废后，极柱可回收再利用，进一步降低了激光焊接机制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种电容电池的直线式激光焊接机及其焊接方法，特别涉及一种用于水系方型电池的集流体与极柱连接的直线式激光焊接机及其焊接方法，属于新能源动力电池制造技术领域。
背景技术
电容电池具有大电流充放电特性，而正负极集流体与极柱的连接好坏直接影响大电流输入输出，因此，提高连接质量有助于提高动力电池快速充放电能力。
目前市场上用于制造水系方型电池的集流体与极柱连接的焊接都是人工或半自动化完成的，不能实现直线式自动化生产。现有的正负极集流体与极柱的连接生产线，通常采用如下五种方法：螺母紧固、电阻焊接、氩弧焊接、超声波焊接和真空电子束焊接；螺母紧固存在较大的连接隐患，在动力电池领域基本不用；电阻焊接操作费时，而大型电池集流体与极柱的形状复杂，空间有限，存在局部难以实施电阻焊接的缺陷；氩弧焊接工件热量大，需专门冷却装置，焊接部位骤冷骤热，存在局部裂纹，且焊接工件难以回收再利用；超声波焊接常用于锂离子电池，但水系电池集流体与极柱均为难熔材质，厚度较大，存在焊接头使用寿命较短的缺陷，不利于规模化生产；电子束真空焊接室需要真空，而动力电池体积较大，一次性容纳电池数量有限，反复开启真空装置，效率较低。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种解决了上述缺陷的，可直接定位、在线焊接，实现了直线式焊接的电容电池的直线式激光焊接机及其焊接方法。
本发明所述的一种电容电池的直线式激光焊接机，包括工作台，工作台上依次设置有前放置平台、传输装置和后放置平台，传输装置上设置有多组电池定位装置，工作台的一侧设置有激光焊主机，激光焊主机的顶部安装有x、y、z轴位移机构，x、y、z轴位移机构的前端安装有焊接机构，焊接机构位于传输装置的正上方，工作台上设置有控制面板，控制面板内设置有功能控制模块，工作台内安装有电气控制柜，控制面板分别与传输装置、焊接机构和电气控制柜相连接。
所述的传输装置包括传送带，传送带为循环传送带，传送带的两侧分别设置有立板，电池定位装置等间距的设置在传送带上，电池定位装置包括限位块和限位条，传送带的一侧设置有步进电机，立板上对应焊接机构的位置处设置有位置开关和位置调节旋钮，位置开关与步进电机相连接。
限位条和限位条可对电池进行定位，位置开关用于控制步进电机，当电池行进到焊接机构下方时，控制步进电机停止转动。
所述的焊接机构包括并排设置的第一激光焊头和第二激光焊头，第一激光焊头和第二激光焊头位于传输装置的正上方，第一激光焊头和第二激光焊头上均设置有吸烟装置和照相检测定位装置。
所述的第一激光焊头和第二激光焊头之间的间距为36cm，相邻的电池定位装置之间的距离为12cm。
焊接过程中，两激光焊头之间的电池可进行自然冷却。
所述的焊接机构的外侧罩有防护柜，防护柜的前端为柜门，防护柜的两侧分别设置有前升降门和后升降门，前升降门和后升降门的一侧均连接有升降移动块，升降移动块与升降气缸相连接，升降气缸与控制面板相连接。
所述的x、y、z轴位移机构上设置有垂直步进电机、前后步进电机和水平步进电机，激光焊主机的两侧分别通过冷却管路连接有水冷装置，激光焊主机上设有散热口。
所述的工作台上设置有信号指示灯，信号指示灯与控制面板相连接。
焊接时，信号指示灯红色闪烁，焊接完成后，信号指示灯绿色闪烁。
一种采用上述的直线式激光焊接机的电容电池的焊接方法，包括以下步骤：
a、将前放置平台上放置的待焊接的电池工件放至传输装置上的定位装置中，并将电池工件紧固妥当；
b、开启控制面板，控制前升降门和后升降门自动开启，传送带移动，带动电池工件向前行进，当电池工件行进到第一激光焊头下方时，第一激光焊头上的照相检测定位装置检测到电池工件，第一激光焊头按照功能控制模块内的设定程序进行焊接，焊接电池工件的前半部分，同时传送带停止移动，且前升降门和后升降门自动关闭；
c、电池工件的前半部分焊接完成后，前升降门和后升降门自动开启，传送带继续移动，当下一个电池工件行进到第一激光焊头下方时，重复b步骤进行焊接，同时前一个电池工件位于第一激光焊头和第二激光焊头之间，进行自然冷却；
d、重复b、c步骤，当焊接完前半部分的电池工件行进到第二激光焊头下方时，第二激光焊头上的照相检测定位装置检测到电池工件，第二激光焊头按照功能控制模块内的设定程序进行焊接，焊接电池工件的后半部分，同时传送带停止移动，且前升降门和后升降门自动关闭；
e、电池工件的后半部分焊接完成后，即完成对一个电池工件的焊接，前升降门和后升降门自动开启，传送带继续移动，将完成焊接的电池工件运出，同时将前放置平台上放置的待焊接的电池工件补充至传送带上；
f、焊接完成后的电池移动至后放置平台时，将焊接完成的电池工件手工取下放至后放置平台上。
所述的b步骤、c步骤和d步骤中，焊接时间为110-130秒。
所述的第一激光焊头和第二激光焊头可分别单独焊接，也可同时焊接。
本发明所具有的有益效果是：
1、本发明激光焊接机的上料、定位、焊接设备布置成一条直线，实现了直线式操作，设计简洁、工艺布局合理，可连续化上料、定位，相比于现有的氩弧焊接设备，无需水冷装置，提高工作效率2倍，并改善作业环境，彻底消除人工氩弧焊接过程中产生的辐射，降低了劳动强度和成本。
2、本发明激光焊接机中加装自动传送带，传送带上设置等间距的定位装置，上料过程可自动定好距离，缩短了照相检测装置定位时间，提高了自动化效率。
3、本发明激光焊接机由于设置了两套激光焊接装置，中间间隔1-3个定位装置的距离，采用对半焊接模式，缩短了激光焊头的移动距离，且使得焊接工件有足够的冷却时间，提高了焊接质量。
4、本发明激光焊接机中由于焊接过程热量集中，焊接工件变形性小，电池报废后，极柱可回收再利用，进一步降低了激光焊接机制造成本。
5、本发明激光焊接方法中的焊接时间仅为120秒左右，远低于现有焊接技术的9分钟，大大提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A向结构示意图；
图3是图2的B部局部放大图；
图4是图2的俯视结构示意图；
图5是图2的右视结构示意图。
图中：1、工作台；2、前放置平台；3、后放置平台；4、激光焊主机；5、x、y、z轴位移机构；6、控制面板；7、电气控制柜；8、传送带；9、立板；10、限位块；11、限位条；12、步进电机；13、位置开关；14、位置调节旋钮；15、第一激光焊头；16、第二激光焊头；17、吸烟装置；18、照相检测定位装置；19、防护柜；20、柜门；21、前升降门；22、后升降门；23、升降移动块；24、升降气缸；25、垂直步进电机；26、前后步进电机；27、水平步进电机；28、冷却管路；29、水冷装置；30、散热口；31、信号指示灯。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
如图1~5所示，工作台1上依次设置有前放置平台2、传输装置和后放置平台3，传输装置上设置有多组电池定位装置，工作台1的一侧设置有激光焊主机4，激光焊主机4的顶部安装有x、y、z轴位移机构5，x、y、z轴位移机构5的前端安装有焊接机构，焊接机构位于传输装置的正上方，工作台1上设置有控制面板6，控制面板6内设置有功能控制模块，工作台1内安装有电气控制柜7，控制面板6分别与传输装置、焊接机构和电气控制柜7相连接。
传输装置包括传送带8，传送带8为循环传送带，传送带8的两侧分别设置有立板9，电池定位装置等间距的设置在传送带8上，电池定位装置包括限位块10和限位条11，传送带8的一侧设置有步进电机12，立板9上对应焊接机构的位置处设置有位置开关13和位置调节旋钮14，位置开关13与步进电机12相连接。
焊接机构包括并排设置的第一激光焊头15和第二激光焊头16，第一激光焊头15和第二激光焊头16位于传输装置的正上方，第一激光焊头15和第二激光焊头16上均设置有吸烟装置17和照相检测定位装置18。
第一激光焊头15和第二激光焊头16之间的间距为36cm，相邻的电池定位装置之间的距离为12cm。
焊接机构的外侧罩有防护柜19，防护柜19的前端为柜门20，防护柜19的两侧分别设置有前升降门21和后升降门22，前升降门21和后升降门22的一侧均连接有升降移动块23，升降移动块23与升降气缸24相连接，升降气缸24与控制面板6相连接。
x、y、z轴位移机构5上设置有垂直步进电机25、前后步进电机26和水平步进电机27，激光焊主机4的两侧分别通过冷却管路28连接有水冷装置29，激光焊主机4上设有散热口30。
工作台1上设置有信号指示灯31，信号指示灯31与控制面板6相连接。
上述的直线式激光焊接机的电容电池的焊接方法包括以下步骤：
a、将前放置平台2上放置的待焊接的电池工件放至传输装置上的定位装置中，并将电池工件紧固妥当；
b、开启控制面板6，控制前升降门21和后升降门22自动开启，传送带8移动，带动电池工件向前行进，当电池工件行进到第一激光焊头15下方时，第一激光焊头15上的照相检测定位装置18检测到电池工件，第一激光焊头15按照功能控制模块内的设定程序进行焊接，焊接电池工件的前半部分，同时传送带8停止移动，且前升降门21和后升降门22自动关闭；
c、电池工件的前半部分焊接完成后，前升降门21和后升降门22自动开启，传送带8继续移动，当下一个电池工件行进到第一激光焊头15下方时，重复b步骤进行焊接，同时前一个电池工件位于第一激光焊头15和第二激光焊头16之间，进行自然冷却；
d、重复b、c步骤，当焊接完前半部分的电池工件行进到第二激光焊头16下方时，第二激光焊头16上的照相检测定位装置18检测到电池工件，第二激光焊头16按照功能控制模块内的设定程序进行焊接，焊接电池工件的后半部分，同时传送带8停止移动，且前升降门21和后升降门22自动关闭；
e、电池工件的后半部分焊接完成后，即完成对一个电池工件的焊接，前升降门21和后升降门22自动开启，传送带8继续移动，将完成焊接的电池工件运出，同时将前放置平台2上放置的待焊接的电池工件补充至传送带8上；
f、焊接完成后的电池移动至后放置平台3时，将焊接完成的电池工件手工取下放至后放置平台3上。
b步骤、c步骤和d步骤中，焊接时间为120秒。
第一激光焊头15和第二激光焊头16可分别单独焊接，也可同时焊接。
Claims (8)
1.一种电容电池的直线式激光焊接机，其特征在于：包括工作台(1)，工作台(1)上依次设置有前放置平台(2)、传输装置和后放置平台(3)，传输装置上设置有多组电池定位装置，工作台(1)的一侧设置有激光焊主机(4)，激光焊主机(4)的顶部安装有x、y、z轴位移机构(5)，x、y、z轴位移机构(5)的前端安装有焊接机构，焊接机构位于传输装置的正上方，工作台(1)上设置有控制面板(6)，控制面板(6)内设置有功能控制模块，工作台(1)内安装有电气控制柜(7)，控制面板(6)分别与传输装置、焊接机构和电气控制柜(7)相连接；
传输装置包括传送带(8)，传送带(8)为循环传送带，传送带(8)的两侧分别设置有立板(9)，电池定位装置等间距的设置在传送带(8)上，电池定位装置包括限位块(10)和限位条(11)，传送带(8)的一侧设置有步进电机(12)，立板(9)上对应焊接机构的位置处设置有位置开关(13)和位置调节旋钮(14)，位置开关(13)与步进电机(12)相连接；
焊接机构包括并排设置的第一激光焊头(15)和第二激光焊头(16)，第一激光焊头(15)和第二激光焊头(16)位于传输装置的正上方，第一激光焊头(15)和第二激光焊头(16)上均设置有吸烟装置(17)和照相检测定位装置(18)。
2.根据权利要求1所述的电容电池的直线式激光焊接机，其特征在于：所述的第一激光焊头(15)和第二激光焊头(16)之间的间距为36cm，相邻的电池定位装置之间的距离为12cm。
3.根据权利要求1所述的电容电池的直线式激光焊接机，其特征在于：所述的焊接机构的外侧罩有防护柜(19)，防护柜(19)的前端为柜门(20)，防护柜(19)的两侧分别设置有前升降门(21)和后升降门(22)，前升降门(21)和后升降门(22)的一侧均连接有升降移动块(23)，升降移动块(23)与升降气缸(24)相连接，升降气缸(24)与控制面板(6)相连接。
4.根据权利要求1所述的电容电池的直线式激光焊接机，其特征在于：所述的x、y、z轴位移机构(5)上设置有垂直步进电机(25)、前后步进电机(26)和水平步进电机(27)，激光焊主机(4)的两侧分别通过冷却管路(28)连接有水冷装置(29)，激光焊主机(4)上设有散热口(30)。
5.根据权利要求1所述的电容电池的直线式激光焊接机，其特征在于：所述的工作台(1)上设置有信号指示灯(31)，信号指示灯(31)与控制面板(6)相连接。
6.一种采用权利要求1-5中任一项所述的直线式激光焊接机的电容电池的焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
a、将前放置平台(2)上放置的待焊接的电池工件放至传输装置上的定位装置中，并将电池工件紧固妥当；
b、开启控制面板(6)，控制前升降门(21)和后升降门(22)自动开启，传送带(8)移动，带动电池工件向前行进，当电池工件行进到第一激光焊头(15)下方时，第一激光焊头(15)上的照相检测定位装置(18)检测到电池工件，第一激光焊头(15)按照功能控制模块内的设定程序进行焊接，焊接电池工件的前半部分，同时传送带(8)停止移动，且前升降门(21)和后升降门(22)自动关闭；
c、电池工件的前半部分焊接完成后，前升降门(21)和后升降门(22)自动开启，传送带(8)继续移动，当下一个电池工件行进到第一激光焊头(15)下方时，重复b步骤进行焊接，同时前一个电池工件位于第一激光焊头(15)和第二激光焊头(16)之间，进行自然冷却；
d、重复b、c步骤，当焊接完前半部分的电池工件行进到第二激光焊头(16)下方时，第二激光焊头(16)上的照相检测定位装置(18)检测到电池工件，第二激光焊头(16)按照功能控制模块内的设定程序进行焊接，焊接电池工件的后半部分，同时传送带(8)停止移动，且前升降门(21)和后升降门(22)自动关闭；
e、电池工件的后半部分焊接完成后，即完成对一个电池工件的焊接，前升降门(21)和后升降门(22)自动开启，传送带(8)继续移动，将完成焊接的电池工件运出，同时将前放置平台(2)上放置的待焊接的电池工件补充至传送带(8)上；
f、焊接完成后的电池移动至后放置平台(3)时，将焊接完成的电池工件手工取下放至后放置平台(3)上。
7.根据权利要求6所述的直线式激光焊接机的电容电池的焊接方法，其特征在于：所述的b步骤、c步骤和d步骤中，焊接时间为110-130秒。
8.根据权利要求6所述的直线式激光焊接机的电容电池的焊接方法，其特征在于：所述的第一激光焊头(15)和第二激光焊头(16)可分别单独焊接，也可同时焊接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ZIBO JUNXING POWER SOURCE TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: ZIBO GUOLI NEW POWER SUPPLY TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20150513 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20150513 Address after: 609, room 255086, block D, hi tech Pioneer Park, 135 hi tech Zone, Zibo, Shandong Applicant after: Zibo Jun Hang power technology Co., Ltd Address before: 613, room 255086, block D, hi tech Pioneer Park, 135 hi tech Zone, Zibo, Shandong Applicant before: Zibo Guoli New Power Supply Technology Co., Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190506 Address after: 255086 Room 613, Block D, 135 Zhengdao Road, Zibo High-tech District, Shandong Province Patentee after: Zibo Guoli New Power Supply Technology Co., Ltd. Address before: 255086 Room 609, Block D, High-tech Pioneer Park, 135 Zhengdao Road, Zibo High-tech Zone, Shandong Province Patentee before: Zibo Jun Hang power technology Co., Ltd |