CN104551394B - 电池生产用全自动镭射焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池生产用全自动镭射焊接设备，机架上的装夹治具上设有用于固定安装有电池的弹夹和PCB板的第一、二定位装置和压盖，产品上料装置能将弹夹放置于第一定位装置上，PCB板上料装置能将PCB板放置于第二定位装置上，镭射焊接设备的激光束恰能投射到电池和PCB板需要焊接的焊点位置，下料装置能将焊接完成的产品放置于指定位置，控制器控制产品上料装置、PCB板上料装置、装夹治具、镭射焊接设备和下料装置动作，本发明实现了手机电池正负极镍片铝片与PCB板全自动上料、焊接、检测，焊接速度快，质量好，避免了对电池和PCB板的碰伤，通过条形码扫描器对焊前电池条形码进行扫面，保证焊接的电池都是合格品。

Description

电池生产用全自动镭射焊接设备

技术领域

本发明涉及一种自动化设备，尤指涉及一种电池生产用全自动镭射焊接设备。

背景技术

在手机生产过程中需要将电池正负极镍片铝片与PCB板进行焊接，由于PCB板体积小，二者在焊接时定位困难，目前主要采用人工焊接方式，焊接速度慢，焊点位置准确率低，焊点大小不规范，在焊接时，还时常出现人工损伤电池和PCB板的情况，造成二次损伤，造成不良率居高不下。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种电池生产用全自动镭射焊接设备，该电池生产用全自动镭射焊接设备能够实现手机电池正负极镍片铝片与PCB板全自动焊接，焊接速度快，质量好，避免了对电池和PCB板的碰伤。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电池生产用全自动镭射焊接设备，包括机架、产品上料装置、PCB板上料装置、装夹治具、镭射焊接设备、下料装置和控制器，所述装夹治具固定于机架上，装夹治具上设有第一、二定位装置和压盖，其中第一定位装置能够固定定位安装有电池的弹夹，第二定位装置能够固定定位PCB板，压盖能够保持第一、二定位装置上的电池与PCB板焊接部位紧密贴合，产品上料装置能够将安装有电池的弹夹放置于装夹治具的第一定位装置上，PCB板上料装置能够将PCB板放置于第二定位装置上，镭射焊接设备的激光束恰能够投射到电池和PCB板需要焊接的焊点位置对二者进行焊接，下料装置能够将焊接完成的产品取下放置于指定位置，所述控制器控制产品上料装置、PCB板上料装置、装夹治具、镭射焊接设备和下料装置动作。

作为本发明的进一步改进，还设有质量检测装置，质量检测装置包括一定位平台和两个成像装置，下料装置能够将焊接完成的产品放置于质量检测装置的定位平台上定位，质量检测装置的两个成像装置能够分别将焊接完成的产品两侧的焊点成像并传信给控制器，控制器将焊点图像进行分析后控制下料装置抓取质量检测装置定位平台上的产品并将其放置于指定位置。

作为本发明的进一步改进，还设有检测显示装置，所述控制器控制检测显示装置显示检测结果。

作为本发明的进一步改进，所述机架上还设有PCB板定位托盘，PCB板定位托盘上设有若干与PCB板外形匹配的放置槽，还设有一夹紧定型装置，该夹紧定型装置上设有若干同步联动的夹紧头，各个夹紧头能够分别紧抵对应放置槽内PCB板折弯部。

作为本发明的进一步改进，所述PCB板定位托盘上设有与放置槽连通的滑道，夹紧头能够沿滑道直线滑动，夹紧头外侧壁为与PCB板折弯部曲线一致的曲面，PCB板定位托盘上夹紧定型装置还包括手柄，手柄转动定位于PCB板定位托盘上，手柄能够驱动夹紧头运动。

作为本发明的进一步改进，所述手柄上设有一凸起结构，夹紧头上设有一与其滑动方向存在夹角的倾斜条形孔，手柄的凸起结构插设于该倾斜条形孔内并能沿其长度方向滑动。

作为本发明的进一步改进，所述装夹治具还包括一转盘和一转盘驱动装置，所述转盘驱动装置驱动转盘旋转，至少一组由第一、二定位装置和压盖形成的定位机构固定分布于转盘上。

作为本发明的进一步改进，所述装夹治具的第一定位装置包括一能够沿转盘径向滑动的滑板、一对夹板和第一驱动装置，所述滑板上设有纵向的定位销，该定位销恰能够插设于于弹夹的定位孔内，一对夹板分布于垂直滑板运动方向的两侧，该对夹板能够相向滑动定位于转盘上，所述第一驱动装置驱动滑板和夹板运动；第二定位装置包括PCB板放置槽、第一、二定位滑块和第二驱动装置，所述第一、二定位滑块位于PCB板放置槽内，且第一、二定位滑块分别能够沿相互垂直的方向滑动，其中第一定位滑块靠近PCB板一侧设有与PCB板上定位面位置和大小匹配的纵向定位平面，第二定位滑块靠近PCB板的一侧设有能够紧顶PCB板的顶紧头，所述第二驱动装置驱动第一、二定位滑块运动。

作为本发明的进一步改进，所述产品上料装置、PCB板上料装置和下料装置均为机械手，且PCB板上料装置的机械手上设有若干吸嘴。

作为本发明的进一步改进，所述机架上还设有条形码扫描器，该条形码扫描器能够读取装夹治具上电池表面的条形码信息并传信于控制器，控制器对条形码所载信息进行读取和分析后，控制镭射焊接设备和下料装置之一对产品进行操作。

本发明的有益效果是：本发明通过产品上料装置和PCB板上料装置实现了电池和PCB板的上料，通过装夹治具实现了二者的固定定位，且装夹治具上的压盖保持二者焊接部位紧密结合，镭射焊接设备能够在控制器控制下对焊点部位进行自动激光镭射焊接，焊接前还可以通过条形码扫描器对电池条形码进行扫面，进而了解电池在前面工序加工中是否有漏加工等缺陷，保证焊接的电池都是合格品，再焊接完成后还可以通过质量检测装置对产品的焊点位置和焊点大小进行成像分析检测，实现了产品焊接和检测全自动化，提高了焊接和检测效率，提高了产品良品率，节省了大量人工。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明中质量检测装置第一种结构原理示意图；

图3为本发明中质量检测装置第二种结构原理示意图；

图4为本发明的装夹治具主视图；

图5为本发明的装夹治具后视图；

图6为本发明的PCB板定位托盘结构原理主视图。

具体实施方式

实施例：一种电池生产用全自动镭射焊接设备，包括机架1、产品上料装置2、PCB板上料装置3、装夹治具、镭射焊接设备4、下料装置5和控制器，所述装夹治具固定于机架1上，装夹治具上设有第一、二定位装置和压盖，其中第一定位装置能够固定定位安装有电池的弹夹19，第二定位装置能够固定定位PCB板20，压盖能够保持第一、二定位装置上的电池与PCB板20焊接部位紧密贴合，产品上料装置2能够将安装有电池的弹夹19放置于装夹治具的第一定位装置上，PCB板上料装置3能够将PCB板20放置于第二定位装置上，镭射焊接设备4的激光束恰能够投射到电池和PCB板20需要焊接的焊点位置对二者进行焊接，下料装置5能够将焊接完成的产品取下放置于指定位置，所述控制器控制产品上料装置2、PCB板上料装置3、装夹治具、镭射焊接设备4和下料装置5动作。在手机电池正负极镍片铝片与PCB板焊接时，首先电池是安装在弹夹19内的，这样可以对电池本身进行保护，避免刮伤和损伤，当电池被装在弹夹19中准备与PCB板进行焊接时，产品上料装置2将流水线上过来的弹夹19拿起并放置于装夹治具的第一定位装置上，第一定位装置快速将弹夹19固定定位住，然后PCB板上料装置3将提前准备好的PCB板20拿去放到装夹治具的第二定位装置上，第二定位装置对PCB板20快速的进行定位，定位完成后，装夹治具上的压盖将电池和PCB板20焊接位置压紧，保证二者始终保持紧密贴合状态，然后镭射焊接设备4投射激光到焊接位置进行焊接，焊接完成后控制器控制装夹治具上压盖和第一、二定位装置依次打开，由下料装置5将焊接完成的产品取走放在指定位置，这样就实现了全自动焊接，避免了人工操作，保证焊接质量好，焊点标准，焊接速度快。

还设有质量检测装置6，质量检测装置6包括一定位平台7和两个成像装置8，下料装置5能够将焊接完成的产品放置于质量检测装置6的定位平台7上定位，质量检测装置6的两个成像装置8能够分别将焊接完成的产品两侧的焊点成像并传信给控制器，控制器将焊点图像进行分析后控制下料装置5抓取质量检测装置6定位平台7上的产品并将其放置于指定位置。产品焊接完成后经过质量检测装置6对其焊点位置和焊点大小进行检测后，下料装置将合格品和不合格品进行区分放置，一般合格品就放在流水线上，让其流入到下一工站上，不合格品则放置在不合格品区，由工人对其进行管制，质量检测装置6实现了自动化检测，保证了产品的品质，其中成像装置8一般采用工业照相机(CCD)。

还设有检测显示装置9，所述控制器控制检测显示装置9显示检测结果。检测显示装置9可以是显示屏，也可以是蜂鸣器、报警灯等，能够把检测结果是否合格显示给操作人员。

所述机架1上还设有PCB板定位托盘10，PCB板定位托盘10上设有若干与PCB板外形匹配的放置槽，还设有一夹紧定型装置，该夹紧定型装置上设有若干同步联动的夹紧头11，各个夹紧头11能够分别紧抵对应放置槽内PCB板折弯部。在PCB板进行焊接之前，在PCB板定位托盘内对其折弯部进行定型，保证其在放入装夹治具的第二定位装置上时形状一致，便于放置和定位。

所述PCB板定位托盘10上设有与放置槽连通的滑道，夹紧头11能够沿滑道直线滑动，夹紧头11外侧壁为与PCB板折弯部曲线一致的曲面，PCB板定位托盘10上夹紧定型装置还包括手柄12，手柄12转动定位于PCB板定位托盘10上，手柄12能够驱动夹紧头11运动。通过手柄12驱动夹紧头11在滑道内滑动，实现夹紧PCB板折弯部的动作，其结构简单，便于操作。

所述手柄12上设有一凸起结构，夹紧头11上设有一与其滑动方向存在夹角的倾斜条形孔，手柄12的凸起结构插设于该倾斜条形孔内并能沿其长度方向滑动。当然也可以是手柄12上设有倾斜的条形孔，夹紧头11上设有凸起结构，抑或是手柄12与夹紧头11形成曲柄连杆结构，也可以通过齿轮齿条结构带动，都能实现手柄12带动夹紧头11直线滑动。

所述装夹治具还包括一转盘13和一转盘13驱动装置，所述转盘13驱动装置驱动转盘13旋转，至少一组由第一、二定位装置和压盖形成的定位机构固定分布于转盘13上。通过转盘13旋转使被第一定位装置固定定位的弹夹19运动到指定位置，然后再放置PCB板进行固定定位，然后再通过转盘13将二者运送到镭射焊接装置的焊接区域内进行焊接，实现了不同工位的输送和转换，该结构简单，输送方便，不占用空间，还可以在转盘13上设置多组第一、二定位装置和压盖形成的定位机构，可以实现不同产品上料和焊接同步进行，提高了焊接效率，当然除了采用转盘13外，也可以采用滑轨或输送带的输送方式。

所述装夹治具的第一定位装置包括一能够沿转盘13径向滑动的滑板14、一对夹板15和第一驱动装置，所述滑板14上设有纵向的定位销，该定位销恰能够插设于弹夹19的定位孔内，一对夹板15分布于垂直滑板14运动方向的两侧，该对夹板15能够相向滑动定位于转盘13上，所述第一驱动装置驱动滑板14和夹板15运动；第二定位装置包括PCB板放置槽、第一、二定位滑块16、17和第二驱动装置，所述第一、二定位滑块位于PCB板放置槽内，且第一、二定位滑块分别能够沿相互垂直的方向滑动，其中第一定位滑块16靠近PCB板一侧设有与PCB板上定位面位置和大小匹配的纵向定位平面，第二定位滑块17靠近PCB板的一侧设有能够紧顶PCB板的顶紧头，所述第二驱动装置驱动第一、二定位滑块运动。产品上料装置2将装有电池的弹夹19放置在第一定位装置上时，弹夹19上的定位孔恰套在滑板14的定位销上，弹夹19上的定位孔可以采用与定位销大小一致的圆孔，也可以设计为沿滑板14运动方向延伸的长条形孔，当弹夹19放置于第一定位装置的滑板14上后，滑板14沿转盘13径向滑动，滑板14上的定位销就带着弹夹19滑动到指定位置，此时滑板14两侧的一对夹板15相向运动将弹夹19紧紧夹住固定定位，然后转盘13转动将固定有电池的装夹治具运送到下一步骤，PCB板上料装置3将PCB板放置在第二定位装置的PCB板放置槽内，然后第一定位滑块16朝向PCB板方向滑动，对PCB板进行侧面定位，使PCB板在水平面内的一个方向被止动限位，然后第二定位滑块17也向PCB板滑动，第二定位滑块17上的顶紧头将CPB板顶紧，实现了PCB板在水平面上另一个方向的限位，这样PCB板与电池的相对位置就被限制住，最后压盖下压将二者的焊接面紧紧压住，即可进行入焊接步骤，其中第一驱动装置驱动滑板14和夹板15的结构为，通过弹性件始终保持一对夹板15处于对弹夹19夹紧状态，当需要放置弹夹19时，将夹板15拉开即可，弹夹被放入位置后停止拉动夹板15，夹板15即可在弹性件作用下夹紧弹夹19，驱动装置可以是电机，电机带动凸轮机构旋转，通过凸轮曲面实现滑板14的直线滑动，然后通过一个斜面结构实现夹板15沿与滑板14垂直的方向运动，当然也可以分别采用气缸实现，同样第二定位装置上的第一、二定位滑块16、17也一样，可以通过弹性件保持第二定位滑块17始终处于夹紧PCB板的状态，当放入PCB板时将其拉开即可，第二驱动装置也可以采用电机带动凸轮机构，进而通过凸轮的曲面带动第一定位滑块16直线运动，再通过斜面机构实现第二定位滑块17与第一定位滑块16垂直滑动，当然，也可以分别采用气缸带动二者滑动。

所述产品上料装置2、PCB板上料装置3和下料装置5均为机械手，且PCB板上料装置3的机械手上设有若干吸嘴。由于PCB板体积小，其上零件体积更小，通过采用精密细小的吸嘴抓取PCB板上料，保证抓取的成功率，也避免损伤PCB板，产品上料装置2和下料装置5也可以采用吸嘴吸取产品或者夹爪夹紧产品的结构。

所述机架1上还设有条形码扫描器18，该条形码扫描器18能够读取装夹治具上电池表面的条形码信息并传信于控制器，控制器对条形码所载信息进行读取和分析后，控制镭射焊接设备4和下料装置5之一对产品进行操作。通过设置条形码扫描器18，可以在焊接前扫描电池上的条形码，通过读取条形码信息了解该电池在之前的步骤中是否有所遗漏，确保其为合格品后再进行焊接，避免将不合格的电池与PCB板进行焊接，造成浪费。

Claims (10)

1.一种电池生产用全自动镭射焊接设备，其特征在于：包括机架(1)、产品上料装置(2)、PCB板上料装置(3)、装夹治具、镭射焊接设备(4)、下料装置(5)和控制器，所述装夹治具固定于机架上，装夹治具上设有第一、二定位装置和压盖，其中第一定位装置能够固定定位安装有电池的弹夹(19)，第二定位装置能够固定定位PCB板(20)，压盖能够保持第一、二定位装置上的电池与PCB板焊接部位紧密贴合，产品上料装置能够将安装有电池的弹夹放置于装夹治具的第一定位装置上，PCB板上料装置能够将PCB板放置于第二定位装置上，镭射焊接设备的激光束恰能够投射到电池和PCB板需要焊接的焊点位置对二者进行焊接，下料装置能够将焊接完成的产品取下放置于指定位置，所述控制器控制产品上料装置、PCB板上料装置、装夹治具、镭射焊接设备和下料装置动作。

2.如权利要求1所述的电池生产用全自动镭射焊接设备，其特征是：还设有质量检测装置(6)，质量检测装置包括一定位平台(7)和两个成像装置(8)，下料装置能够将焊接完成的产品放置于质量检测装置的定位平台上定位，质量检测装置的两个成像装置能够分别将焊接完成的产品两侧的焊点成像并传信给控制器，控制器将焊点图像进行分析后控制下料装置抓取质量检测装置定位平台上的产品并将其放置于指定位置。

3.如权利要求2所述的电池生产用全自动镭射焊接设备，其特征是：还设有检测显示装置(9)，所述控制器控制检测显示装置显示检测结果。

4.如权利要求1所述的电池生产用全自动镭射焊接设备，其特征是：所述机架上还设有PCB板定位托盘(10)，PCB板定位托盘上设有若干与PCB板外形匹配的放置槽，还设有一夹紧定型装置，该夹紧定型装置上设有若干同步联动的夹紧头(11)，各个夹紧头能够分别紧抵对应放置槽内PCB板折弯部。

5.如权利要求4所述的电池生产用全自动镭射焊接设备，其特征是：所述PCB板定位托盘上设有与放置槽连通的滑道，夹紧头能够沿滑道直线滑动，夹紧头外侧壁为与PCB板折弯部曲线一致的曲面，PCB板定位托盘上夹紧定型装置还包括手柄(12)，手柄转动定位于PCB板定位托盘上，手柄能够驱动夹紧头运动。

6.如权利要求5所述的电池生产用全自动镭射焊接设备，其特征是：所述手柄上设有一凸起结构，夹紧头上设有一与其滑动方向存在夹角的倾斜条形孔，手柄的凸起结构插设于该倾斜条形孔内并能沿其长度方向滑动。

7.如权利要求1所述的电池生产用全自动镭射焊接设备，其特征是：所述装夹治具还包括一转盘(13)和一转盘驱动装置，所述转盘驱动装置驱动转盘旋转，至少一组由第一、二定位装置和压盖形成的定位机构固定分布于转盘上。

8.如权利要求7所述的电池生产用全自动镭射焊接设备，其特征是：所述装夹治具的第一定位装置包括一能够沿转盘径向滑动的滑板(14)、一对夹板(15)和第一驱动装置，所述滑板上设有纵向的定位销，该定位销恰能够插设于于弹夹的定位孔内，一对夹板分布于垂直滑板运动方向的两侧，该对夹板能够相向滑动定位于转盘上，所述第一驱动装置驱动滑板和夹板运动；第二定位装置包括PCB板放置槽、第一、二定位滑块(16、17)和第二驱动装置，所述第一、二定位滑块位于PCB板放置槽内，且第一、二定位滑块分别能够沿相互垂直的方向滑动，其中第一定位滑块靠近PCB板一侧设有与PCB板上定位面位置和大小匹配的纵向定位平面，第二定位滑块靠近PCB板的一侧设有能够紧顶PCB板的顶紧头，所述第二驱动装置驱动第一、二定位滑块运动。

9.如权利要求1所述的电池生产用全自动镭射焊接设备，其特征是：所述产品上料装置、PCB板上料装置和下料装置均为机械手，且PCB板上料装置的机械手上设有若干吸嘴。

10.如权利要求1所述的电池生产用全自动镭射焊接设备，其特征是：所述机架上还设有条形码扫描器(18)，该条形码扫描器能够读取装夹治具上电池表面的条形码信息并传信于控制器，控制器对条形码所载信息进行读取和分析后，控制镭射焊接设备和下料装置之一对产品进行操作。