CN103753019B - 用于电池激光焊接的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于电池激光焊接的控制方法及系统。根据本发明的方法，先基于相关信息来确定控制伺服系统的控制信息；随后，发出启动信号来使激光源开启，并发出直线插补信号，使伺服系统驱动所述插补工件沿第一方向运动来对待处理电池进行直线插补；接着，再基于所述控制信息确定所述插补工件沿第一方向运行至预定位置后，发出螺旋插补信号，使所述伺服系统驱动所述插补工件绕自身旋转来对所述待处理电池进行螺旋插补；随后再基于所述控制信息在所述插补工件绕自身旋转预定角度后，再次发出直线插补信号，以便所述插补工件重复直线插补操作及螺旋插补，进而完成对整个所述待处理电池的焊接。由此可实现对电池激光焊机的自动控制。

Description

用于电池激光焊接的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电池激光焊接领域，特别是涉及一种用于电池激光焊接的控制方法及系统。

背景技术

手机、笔记本、相机等产品已在人们的日常生活及工作中被广泛使用，作为充电储能装置的锂电池是该些产品的必不可少的构件。金属锂电池由于内部灌液，外壳与端盖处需严格密封。

目前一些理电池生产商采用超声波来密封锂电池。例如，在申请号为200810123528.2的中国专利文献中，公开了一种锂电池盖帽组件。该盖帽组件包括：依次上下设置的盖板、膜片、密封圈和孔板；盖板与膜片之间、孔板与膜片之间通过超声波焊接连接，由此可大幅降低盖帽的电阻，提高盖帽电阻的一致性，使锂电池的内阻一致性得到大幅度提升，进而使锂电池电池组的性能、寿命和品质得到大幅提升。

此外，也有些部分理电池生产商采用激光来密封锂电池。例如，例如，在申请号为201210440272.4的中国专利文献中，公开了一种高功率锂电池。该高功率锂电池包括：电芯芯体、铝壳、镍集流圈、铝集流圈、负极导电片、负极引出螺母、负极盖帽、密封圈、正极引出螺母；其中，电芯芯体外裹铝壳，其一端安装铝极流圈、另一端安装镍集流圈，铝壳与铝极流圈采用激光焊接，在提高正极端电流从充放电的传导能力的同时，可避免电池过度发热；镍集流圈与负极导电片也采用激光焊接，可有效防止电流分流。

随着技术的发展，目前普遍采用激光源固定、装在X、Y工作台上且可绕自身（R轴）转动的插补工件的激光焊接方法来密封锂电池。然而，对插补工件的控制方式大多需要人工参与，自动化程度低。

因此，需要一种控制插补工件运行的控制系统，来实现对电池密封工艺的全自动化。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于电池激光焊接的控制方法及系统，以实现对电池激光焊接的自动控制。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于电池激光焊接的控制方法，其至少包括：

基于相关信息来确定控制伺服系统的控制信息；

发出启动信号，使激光源开启；

发出直线插补信号，使伺服系统驱动所述插补工件沿第一方向运动来对待处理电池进行直线插补；

基于所述控制信息确定所述插补工件沿第一方向运行至预定位置后，发出螺旋插补信号，使所述伺服系统驱动所述插补工件绕自身旋转来对所述待处理电池进行螺旋插补；

基于所述控制信息在所述插补工件绕自身旋转预定角度后，再次发出直线插补信号，以便所述插补工件重复直线插补操作及螺旋插补，进而完成对整个所述待处理电池的焊接。

优选地，基于所述控制信息确定已完成对整个所述待处理电池的焊接后，发出取料信号至放料取料器件，使所述放料取料器件取走已焊接的待处理电池，并放入新的待处理电池。

本发明还提供一种用于电池激光焊接的控制系统，其至少包括：

运动控制单元，与激光源及伺服系统相连接，用于基于相关信息来确定控制伺服系统的控制信息，并用于开启所述激光源以及基于所述控制信息控制所述伺服系统的运行，以便被所述伺服系统驱动的插补工件能相对于所述激光源运动；

人机界面单元，与所述运动控制单元相连接，用于供控制人员输入相关信息。

优选地，所述运动控制单元与放料取料器件相连接，以启动放料取料器件进行放料或取料操作。

优选地，所述运动控制单元基于中央处理器、微处理器、数字信号处理器中的一种来构建。

优选地，所述人机界面单元通过RS32接口连接所述运动控制单元；更为优选地，所述人机界面单元包括键盘。

如上所述，本发明的用于电池激光焊接的控制方法及系统，具有以下有益效果：能实现对电池激光焊接的自动控制，有效节省人力资源。

附图说明

图1显示为本发明的用于电池激光焊接的控制方法的流程图。

图2显示为待处理电池相对于激光源设置的示意图。

图3显示为本发明的用于电池激光焊接的控制方法控制插补工件旋转的示意图。

图4显示为本发明的用于电池激光焊接的控制系统示意图。

元件标号说明

1 激光源

2 待处理电池

3 控制系统

31 运动控制单元

32 人机界面单元

4 伺服系统

5 插补工件

6 放料取料器件

S1～S5 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种用于电池激光焊接的控制方法。其中，根据本发明的方法主要通过控制系统来完成，该控制系统包括但不限于能够实现本发明方案的诸如应用模块、操作系统、处理控制器等。

在步骤S1中，所述控制系统基于相关信息来确定控制伺服系统的控制信息。

其中，所述相关信息包括但不限于：待处理电池的尺寸信息、插补工件的水平移动速度及旋转速度信息、旋转角度等。

其中，待处理电池包括任何一种需要激光焊接的电池，优选地，包括但不限于：锂电池等。

其中，所述伺服系统为驱动用于电池激光焊接的插补工件的系统，其可包括伺服电机等。

例如，如图2所示，其为相对于激光源1放置的待处理锂电池2的示意图，该待处理锂电池2长度为a、横截面直径为b，距离激光源1的间隔为c。

具体地，所述控制系统基于待处理电池的尺寸信息及插补工件的水平移动速度来确定直线插补信号与螺旋插补信号间的间隔t1；基于插补工件的水平移动速度及转速度信息及旋转角度来确定螺旋插补信号与再次的直线插补信号之间的间隔t2。

其中，所述控制系统获取所述相关信息的方式包括但不限于：基于控制人员通过人机交互器件，例如，键盘等输入。

在步骤S2中，所述控制系统发出启动信号，使激光源开启。

具体地，所述控制系统可在接收到控制人员通过人机交互器件，例如，键盘等发出的启动信息后发出启动信号，也可在放料取料器件发出放料完成信号后发出启动信号等。

在步骤S3中，所述控制系统发出直线插补信号，使伺服系统驱动所述插补工件沿第一方向运动来对待处理电池进行直线插补。

具体地，所述控制系统可在发出启动信号之后的预定时间段后发出直线插补信号，也可在接收到控制人员通过人机交互器件发出的插补信号后发出直线插补信号，还可在放料取料器件发出放料完成信号后发出直线插补信号等。

其中，第一方向优选为水平方向，即X轴方向。

例如，如图3所示，所述控制系统发出直线插补信号后，伺服系统驱动插补工件（图中未示出）由起始点（X0，Y0）沿X轴方向向左水平移动。

在步骤S4中，所述控制系统基于所述控制信息确定所述插补工件沿第一方向运行至预定位置后，发出螺旋插补信号，使所述伺服系统驱动所述插补工件绕自身旋转来对所述待处理电池进行螺旋插补。

例如，如图3所示，所述控制系统基于所述控制信息确定在发出直线插补信号后的间隔时间t1之后，所述插补工件由起始点（X0，Y0）沿X轴方向向左水平移动至点（X1，Y1），也就是待处理锂电池2水平移动至水平虚线位置；随后，所述控制系统发出螺旋插补信号，则所述伺服系统驱动插补工件绕自身（即图中所示的R方向）依次旋转至位置（X2，Y2）、（X3，Y3）及（X4，Y4），也就是待处理锂电池2由图3所示的水平虚线位置绕自身的一端旋转至图3中相应各虚线位置，由此来实现对所述待处理锂电池2进行螺旋插补。

在步骤S5中，所述控制系统基于所述控制信息在所述插补工件绕自身旋转预定角度后，再次发出直线插补信号，以便所述插补工件重复直线插补操作及螺旋插补，进而完成对整个所述待处理电池的焊接。

例如，如图3所示，所述控制系统基于所述控制信息确定在发出螺旋插补信号后的间隔时间t2之后，所述插补工件已绕自身旋转1800至起始点（X0，Y0），也就是待处理锂电池2由图3所示的水平虚线位置旋转1800至水平实线位置，则所述控制系统再次发出直线插补信号，使伺服系统再次驱动插补工件由起始点（X0，Y0）再次沿X轴方向向左水平移动，在实现水平插补后，所述控制系统再次发出螺旋插补信号，使伺服系统再次驱动插补工件绕自身旋转1800后重返至起始点（X0，Y0），从而完成对整个所述待处理锂电池2的焊接。

需要说明的是，上述各步骤顺序仅仅只是列示，而非对本发明的限制，事实上，步骤S2与S3可同时执行、步骤S1可在步骤S2之后执行等等。

作为一种优选方式，根据本发明的方法，还包括步骤S6（图中未示出）。

在步骤S6中，所述控制系统基于所述控制信息确定已完成对整个所述待处理电池的焊接后，发出取料信号至放料取料器件，使所述放料取料器件取走已焊接的待处理电池，并放入新的待处理电池。

例如，所述控制系统可在2×（时间间隔t1+时间间隔t2）后发出取料信号至放料取料器件，使所述放料取料器件由插补工件取走已焊接的待处理锂电池，并由流水线上取出新的待处理电池放入插补工件中，以便进行下一轮插补作业。

如图4所示，本发明提供一种用于电池激光焊接的控制系统。所述控制系统3包括：运动控制单元31、及人机界面单元32。

所述运动控制单元31与激光源1及伺服系统4相连接，用于基于相关信息来确定控制伺服系统4的控制信息，并用于开启所述激光源1以及控制所述伺服系统4的运行，以便被所述伺服系统4驱动的插补工件5能相对于所述激光源2运动。

其中，所述插补工件5为基于激光对待处理电池进行激光插补的器件；所述伺服系统4为驱动插补工件5的系统，其可包括伺服电机等；所述待处理电池包括任何一种需要激光焊接的电池，优选地，包括但不限于：锂电池等。

例如，如图2所示，其为相对于激光源1放置的待处理锂电池2的示意图，该待处理锂电池2长度为a、横截面直径为b，距离激光源1的间隔为c。

优选地，所述运动控制单元31可基于中央处理器、微处理器、或数字信号处理器等来构建。

所述人机界面单元32与所述运动控制单元31相连接，用于供控制人员输入相关信息。优选地，所述人机界面单元32通过RS32接口连接所述运动控制单元31，其可为键盘等。

所述控制系统3的控制过程如图1所示：

在步骤S1中，所述运动控制单元31基于来自所述人机界面单元32的相关信息来确定控制伺服系统4的控制信息。

其中，所述相关信息包括但不限于：待处理电池的尺寸信息、插补工件5的水平移动速度及旋转速度信息、旋转角度等。

具体地，所述运动控制单元31基于待处理电池的尺寸信息及插补工件5的水平移动速度来确定直线插补信号与螺旋插补信号间的间隔t1；基于插补工件5的水平移动速度及转速度信息及旋转角度来确定螺旋插补信号与再次的直线插补信号之间的间隔t2。

在步骤S2中，所述运动控制单元31发出启动信号，使激光源1开启。

具体地，所述运动控制单元31可在接收到控制人员通过人机界面单元32发出的启动信息后发出启动信号，也可在放料取料器件发出放料完成信号后发出启动信号等。

在步骤S3中，所述运动控制单元31发出直线插补信号，使伺服系统4驱动所述插补工件5沿第一方向运动来对待处理电池进行直线插补。

具体地，所述运动控制单元31可在发出启动信号之后的预定时间段后发出直线插补信号，也可在接收到控制人员通过人机界面单元32发出的插补信号后发出直线插补信号，还可在放料取料器件发出放料完成信号后发出直线插补信号等。

其中，第一方向优选为水平方向，即X轴方向。

例如，如图3所示，所述运动控制单元31发出直线插补信号后，伺服系统驱动插补工件（图中未示出）由起始点（X0，Y0）沿X轴方向向左水平移动。

在步骤S4中，所述运动控制单元31基于所述控制信息确定所述插补工件5沿第一方向运行至预定位置后，发出螺旋插补信号，使所述伺服系统4驱动所述插补工件5绕自身旋转来对所述待处理电池进行螺旋插补。

例如，如图3所示，所述运动控制单元31基于所述控制信息确定在发出直线插补信号后的间隔时间t1之后，所述插补工件5由起始点（X0，Y0）沿X轴方向向左水平移动至点（X1，Y1），也就是待处理锂电池2水平移动至水平虚线位置；随后，所述运动控制单元31发出螺旋插补信号，则所述伺服系统驱动插补工件绕自身依次（即图中所示的R方向）旋转至位置（X2，Y2）、（X3，Y3）及（X4，Y4），也就是待处理锂电池2由图3所示的水平虚线位置绕自身的一端旋转至图3中相应各虚线位置，由此来实现对所述待处理锂电池2的螺旋插补。

在步骤S5中，所述运动控制单元31基于所述控制信息在所述插补工件6绕自身旋转预定角度后，再次发出直线插补信号，以便所述插补工件5重复直线插补操作及螺旋插补操作，进而完成对整个所述待处理电池的焊接。

例如，如图3所示，所述运动控制单元31基于所述控制信息确定在发出螺旋插补信号后的间隔时间t2之后，所述插补工件已绕自身旋转1800至起始点（X0，Y0），也就是待处理锂电池2由图3所示的水平虚线位置旋转1800至水平实线位置，则所述运动控制单元31再次发出直线插补信号，使伺服系统再次驱动插补工件由起始点（X0，Y0）再次沿X轴方向向左水平移动，在实现水平插补后，所述运动控制单元31再次发出螺旋插补信号，使伺服系统再次驱动插补工件绕自身旋转1800后重返至起始点（X0，Y0），从而完成对整个所述待处理锂电池2的焊接。

作为一种优选方式，所述运动控制单元31与放料取料器件6相连接，以启动放料取料器件6进行放料或取料操作。

具体地，所述运动控制单元31基于所述控制信息确定已完成对整个所述待处理电池的焊接后，发出取料信号至放料取料器件6，使所述放料取料器件6取走已焊接的待处理电池，并放入新的待处理电池。

例如，所述运动控制单元31可在2×（时间间隔t1+时间间隔t2）后发出取料信号至放料取料器件，使所述放料取料器件由插补工件取走已焊接的待处理锂电池，并由流水线上取出新的待处理电池放入插补工件中，以便进行下一轮插补作业。

综上所述，本发明的用于电池激光焊接的控制方法及系统可实现对锂电池激光焊接的自动控制。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种用于电池激光焊接的控制方法，其特征在于，所述用于电池激光焊接的控制方法至少包括：

基于相关信息来确定控制伺服系统的控制信息；其中，所述相关信息包括待处理电池的尺寸信息、插补工件的水平移动速度及旋转速度信息、旋转角度；所述控制信息包括直线插补信号与螺旋插补信号间的间隔时间、以及螺旋插补信号与再次的直线插补信号之间的间隔时间；

发出启动信号，使激光源开启；

发出直线插补信号，使伺服系统驱动所述插补工件沿第一方向运动来对待处理电池进行直线插补；

基于直线插补信号与螺旋插补信号间的间隔时间确定所述插补工件沿第一方向运行至预定位置后，发出螺旋插补信号，使所述伺服系统驱动所述插补工件绕自身旋转来对所述待处理电池进行螺旋插补；

基于螺旋插补信号与再次的直线插补信号之间的间隔时间在所述插补工件绕自身旋转预定角度后，再次发出直线插补信号，以便所述插补工件重复直线插补操作及螺旋插补，进而完成对整个所述待处理电池的焊接。

2.根据权利要求1所述的用于电池激光焊接的控制方法，其特征在于还包括：基于所述控制信息确定已完成对整个所述待处理电池的焊接后，发出取料信号至放料取料器件，使所述放料取料器件取走已焊接的待处理电池，并放入新的待处理电池。

3.一种用于电池激光焊接的控制系统，其特征在于，所述用于电池激光焊接的控制系统至少包括：

运动控制单元，与激光源及伺服系统相连接，用于基于相关信息来确定控制伺服系统的控制信息，并用于开启所述激光源以及基于所述控制信息控制所述伺服系统的运行，以便被所述伺服系统驱动的插补工件能相对于所述激光源运动；其中，所述相关信息包括待处理电池的尺寸信息、插补工件的水平移动速度及旋转速度信息、旋转角度；所述控制信息包括直线插补信号与螺旋插补信号间的间隔时间、以及螺旋插补信号与再次的直线插补信号之间的间隔时间；

人机界面单元，与所述运动控制单元相连接，用于供控制人员输入相关信息。

4.根据权利要求3所述的用于电池激光焊接的控制系统，其特征在于：所述运动控制单元与放料取料器件相连接，以启动放料取料器件进行放料或取料操作。

5.根据权利要求3或4所述的用于电池激光焊接的控制系统，其特征在于：所述运动控制单元基于中央处理器、微处理器、数字信号处理器中的一种来构建。

6.根据权利要求3所述的用于电池激光焊接的控制系统，其特征在于：所述人机界面单元通过RS32接口连接所述运动控制单元。

7.根据权利要求3或6所述的用于电池激光焊接的控制系统，其特征在于：所述人机界面单元包括键盘。

8.根据权利要求3所述的用于电池激光焊接的控制系统，其特征在于：所述待处理电池包括锂电池。