CN105033433A - 一种单面自动点焊装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单面自动点焊装置，其包括基准板、定位夹具、Y轴运动机构、X轴运动机构和焊接机构，定位夹具固定安装在基准板上，Y轴运动机构设置在位于定位夹具两侧边的基准板上，X轴运动机构滑动安装在Y轴运动机构上，所述焊接机构滑动安装在X轴运动机构上，所述焊接机构包括动力机构和点焊头。本发明不仅可实现阵列式点焊位点的自动定位，而且可确保点焊位点的高精准度，从而实现高效率和高品质点焊，使点焊作业满足标准化作业要求；另外，本发明还具有占地空间小、自动化程度高、安装、维护及使用方便等优点。

Description

一种单面自动点焊装置

技术领域

本发明是涉及一种单面自动点焊装置，属于自动点焊设备技术领域。

背景技术

动力电池组主要运用于电动汽车，电动摩托车等领域，动力电池组采用的电芯与其他电池组基本相同，主要特征在于其电池组的容量要大，电池组电芯数量多，其难度主要体现在电芯焊接上。目前国内大多数厂商仍然采用传统的手工焊接方式，主要存在如下诸多缺陷：1、焊接劳动强度大焊接效率底，并极易造成工人疲劳；2、专用点焊电源投入多利用率极低，导致企业成本大大增加；3、焊接不可靠，容易虚焊，造成废品率居高不下而且电池组可靠性差，给企业造成巨大损失；4、焊接外观不佳，焊点容易产生毛刺、发黄、发黑等现象；5、焊接时间不可控，容易引起电芯内阻、电压、容量变化，对电芯性能造成影响；6、操作安全性差，人工焊接火花大，更有可能引起炸火等现象，影响工人安全；7、焊点位置不准确，手工操作无法保证焊点的位置统一；8、无法克服焊接中存在的粘针现象。

为了避免手工焊接所存在的诸多缺陷，现有技术中开始出现了半自动焊接技术，例如：公开号为CN102114572A的中国专利申请公开了一种点焊机，该点焊机是在原有的固定平台、上电极和上电极等基础上加以改进，即特点是：还包括供待焊工件放置的台面和驱动该台面上下升降的驱动机构，且台面位于固定平台和上电极之间，在该台面上开有与下电极相对的通孔。采用这样的点焊机进行点焊时，可以通过上电极施力于待焊工件来控制台面的下降，且当待焊工件与下电极相触碰开始点焊时，随着上电极停止下移，台面也就停止下降，因而采用该发明后，无论下电极有多大的磨损量，均可以通过台面的下降来自动得到补偿，故这种无需人为调整下电极高度的方式，极大提高了生产效率，确保了点焊质量，避免了人为因素导致的质量事故，但该点焊装置的焊接合格率低、仍然存在容易虚焊、电芯变形、焊针粘结、焊点不均等缺陷。后来出现了自动点焊技术，例如：公开号为CN102554437A的中国专利申请公开了一种用于电池组的龙门式自动点焊系统，该系统包括点焊装置和点焊冶具固定装置，所述点焊装置包括点焊机构、横梁和立柱，点焊机构可以水平移动地安装在横梁上，横梁安装在可纵向调节高度的立柱上，点焊机构可纵向调节高度。但该龙门式自动点焊系统仅能实现自动点焊一行电池组，无法实现阵列式自动点焊，使得点焊效率仍然较低。另外，由于点焊冶具固定装置可滑动地安装在底板上，在点焊时，点焊冶具台板容易出现晃动，仍然存在点焊精度低、次品多以及可靠性差等缺陷，同时，点焊冶具固定装置占地面积大。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种单面自动点焊装置，以实现高效率和高品质点焊，使点焊作业满足标准化作业要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种单面自动点焊装置，包括基准板、定位夹具、Y轴运动机构、X轴运动机构和焊接机构，所述定位夹具固定安装在基准板上，所述Y轴运动机构设置在位于定位夹具两侧边的基准板上，所述X轴运动机构滑动安装在Y轴运动机构上，该Y轴运动机构能驱使X轴运动机构沿Y轴方向移动，所述焊接机构滑动安装在X轴运动机构上，该X轴运动机构能驱使焊接机构沿X轴方向移动，所述焊接机构包括动力机构和点焊头，所述动力机构能驱使点焊头沿着Z轴方向移动，从而实现点焊头对固定在定位夹具上的待焊品的自动点焊。

作为一种实施方案，所述定位夹具包括夹具底板、左挡板、后挡板、右移动板、右定位气缸、前移动板和前定位气缸，所述夹具底板固定在基准板上，所述左挡板和后挡板相邻固定在所述夹具底板上，所述右移动板能左右移动地安装在所述夹具底板上，所述右定位气缸固定在右移动板上，在所述右定位气缸的推杆上固接有右定位块，所述前移动板能前后移动地安装在所述夹具底板上，所述前定位气缸固定在前移动板上，在所述前定位气缸的推杆上固接有前定位块。

作为一种优选方案，在所述夹具底板上开设有槽长方向平行于后挡板的右滑槽，所述右移动板能沿着右滑槽的槽长方向左右移动；在所述夹具底板上开设有槽长方向平行于左挡板的前滑槽，所述前移动板能沿着前滑槽的槽长方向前后移动。

作为一种实施方案，所述定位夹具还包括左夹紧气缸和右夹紧气缸，所述左夹紧气缸固定安装在左挡板的左侧，在所述左夹紧气缸的推杆上固接有左夹紧块，该左夹紧气缸能驱使左夹紧块上下移动；所述右夹紧气缸固定安装在右移动板上，在所述右夹紧气缸的推杆上固接有右夹紧块，该右夹紧气缸能驱使右夹紧块上下移动。

作为一种优选方案，在位于定位夹具旁侧的基准板上固定安装有磨台。

作为一种实施方案，所述Y轴运动机构包括垫板、安装板、Y轴模组和Y轴辅助导轨，所述垫板固定安装在位于定位夹具左右两侧的基准板上，每侧的垫板上分别固定安装有安装板，所述Y轴模组和Y轴辅助导轨相对设置并固定在相应的安装板上。

作为一种优选方案，在所述Y轴模组的左侧设有用于放置Y轴拖链的Y链槽，所述Y链槽的槽长方向平行于Y轴模组的长度方向，所述Y轴拖链内设有与Y轴模组电连接的导线。

作为一种优选方案，在所述Y轴辅助导轨的左右两侧分别设有防护板，所述防护板的板长方向平行于Y轴辅助导轨的轨长方向。

作为一种优选方案，在所述Y轴模组上设置有3个限位开关，其中第一限位开关设置在Y轴模组中的线性滑轨的一端，第二限位开关设置在Y轴模组中的线性滑轨的另一端，第三限位开关设置在Y轴模组中的线性滑轨上开始计算行程的起点处。

作为一种实施方案，所述X轴运动机构包括支架、支撑板、X轴模组和机头安装座、所述支架滑动安装在Y轴模组上，所述支撑板滑动安装在Y轴辅助导轨上，所述X轴模组的一端固定安装在支架上，该X轴模组的另一端固定安装在所述支撑板上，所述机头安装座滑动安装在X轴模组上。

作为一种优选方案，在所述X轴模组的后侧设有用于放置X轴拖链的X链槽，所述X链槽的槽长方向平行于X轴模组的长度方向，所述X轴拖链内设有与X轴模组电连接的导线。

作为一种优选方案，在所述X轴模组上设置有3个限位开关，其中第一限位开关设置在X轴模组中的线性滑轨的一端，第二限位开关设置在X轴模组中的线性滑轨的另一端，第三限位开关设置在X轴模组中的线性滑轨上开始计算行程的起点处。

作为一种实施方案，所述动力机构包括气缸和压力调节机构，所述气缸能驱使压力调节机构带动安装在压力调节机构底部的点焊头下降或上升；所述气缸安装在机头壳体的顶部，所述压力调节机构安装在机头壳体内，所述机头壳体固定安装在机头安装座上。

作为一种实施方案，所述点焊头包括电极夹头和电极对，所述电极对相互绝缘地安装在电极夹头上，该电极夹头固接在压力调节机构的底部，所述电极夹头通过导线与焊接电源相连接。

作为一种优选方案，所述焊接电源固定安装在位于X轴模组后侧的基准板上。

作为一种优选方案，在所述基准板上还设有紧急停止按钮和操作按钮。

作为一种实施方案，本装置还包括柜体和防护罩，所述基准板固定安装在柜体的顶面，所述防护罩罩设在柜体顶面的周侧。

作为一种优选方案，在所述柜体的侧壁上开设有通风孔。

作为一种优选方案，在所述防护罩内安装有人机接口。

相较于现有技术，本发明的有益技术效果在于：

本发明提供的单面自动焊接装置，通过采取点焊头的三轴运动和对待焊工件的精准定位，不仅实现了阵列式点焊位点的自动定位，而且确保了点焊位点的高精准度(定位精度可达0.02mm)，从而实现了高效率和高品质点焊，使点焊作业可满足标准化作业要求；另外，本发明提供的单面自动焊接装置，还具有占地空间小、自动化程度高、安装、维护及使用方便等优点，非常适用于动力电池(例如：锂电池)的成组单面焊接，具有显著的工业应用价值。

附图说明

图1为实施例提供的一种单面自动焊接装置的结构示意图；

图2为实施例提供的定位夹具的结构示意图；

图3体现了X轴运动机构与Y轴运动机构之间的连接关系；

图4为实施例提供的Y轴模组的结构示意图；

图5为实施例提供的焊接机构的结构示意图；

图6为实施例提供的一种单面自动焊接装置的立体结构示意图。

图中标号示意如下：

1、基准板；2、定位夹具；21、夹具底板；211、右滑槽；212、前滑槽；22、左挡板；23、后挡板；24、右定位气缸；241、右定位块；25、右移动板；251、右腰形孔；26、前定位气缸；261、前定位块；27、前移动板；271、前腰形孔；28、左夹紧气缸；281、左夹紧块；29、右夹紧气缸；291、右夹紧块；3、Y轴运动机构；31、垫板；32、安装板；33、Y轴模组；331、模组壳体；332、线性滑轨；333、滑台；334、滚珠丝杠；335、伺服电机；34、Y轴辅助导轨；35、Y轴拖链；36、Y链槽；37、防护板；38a/38b/38c限位开关；4、X轴运动机构；41、支架；42、支撑板；43、X轴模组；44、机头安装座；45、X轴拖链；46、X链槽；5、焊接机构；51、动力机构；511、气缸；512、压力调节机构；513、机头壳体；52、点焊头；521、电极夹头；522、电极对；6、磨台；7、焊接电源；71、紧急停止按钮；72、操作按钮；8、柜体；81、通风孔；9、防护罩；10、人机接口。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步清楚、完整地描述。

实施例

如图1所示：本实施例提供的一种单面自动点焊装置，包括基准板1、定位夹具2、Y轴运动机构3、X轴运动机构4和焊接机构5，所述定位夹具2固定安装在基准板1上，所述Y轴运动机构3设置在位于定位夹具2两侧边的基准板1上，所述X轴运动机构4滑动安装在Y轴运动机构3上，该Y轴运动机构3能驱使X轴运动机构4沿Y轴方向移动；所述焊接机构5滑动安装在X轴运动机构4上，该X轴运动机构4能驱使焊接机构5沿X轴方向移动；所述焊接机构5包括动力机构51和点焊头52，所述动力机构51能驱使点焊头52沿着Z轴方向移动，从而实现点焊头52对固定在定位夹具2上的待焊品进行自动点焊。在位于定位夹具2旁侧(例如：左侧)的基准板1上还可固定安装磨台6，以实现定期打磨电极对522。

如图1和图2所示：所述定位夹具2包括夹具底板21、左挡板22、后挡板23、右定位气缸24、右移动板25、前定位气缸26和前移动板27，所述左挡板22和后挡板23相邻固定在夹具底板21上，该夹具底板21固定在基准板1上；所述右定位气缸24固定在右移动板25上，在该右定位气缸24的推杆上固接有右定位块241；在夹具底板21上开设有槽长方向平行于后挡板23的右滑槽211，所述右移动板25可沿着右滑槽211的槽长方向左右移动实现位置调节；所述前定位气缸26固定在前移动板27上，在前定位气缸26的推杆上固接有前定位块261；在夹具底板21上开设有槽长方向平行于左挡板22的前滑槽212，所述前移动板27可沿着前滑槽212的槽长方向前后移动实现位置调节；所述右移动板25可通过紧固螺钉固定在夹具底板21上，例如：可在右移动板25上开设与紧固螺钉相配合使用的右腰形孔251，通过将所述紧固螺钉穿过右腰形孔251固定在右滑槽211内，从而实现右移动板25固定在夹具底板21上；同理，所述前移动板27也可通过紧固螺钉固定在夹具底板21上，例如：可在前移动板27上开设与紧固螺钉相配合使用的前腰形孔271，通过将所述紧固螺钉穿过前腰形孔271固定在前滑槽212内，从而实现前移动板27固定在夹具底板21上。

所述定位夹具2还包括左夹紧气缸28和右夹紧气缸29，所述左夹紧气缸28固定安装在左挡板22的左侧壁上，在所述左夹紧气缸28的推杆上固接有左夹紧块281，该左夹紧气缸28能驱使左夹紧块281上下移动，从而实现由上至下对待焊品的左侧进行夹紧；所述右夹紧气缸29固定安装在右移动板25上，在右夹紧气缸29的推杆上固接有右夹紧块291，该右夹紧气缸29能驱使右夹紧块291上下移动，从而实现由上至下对待焊品的右侧进行夹紧。

如图1和图3所示：所述Y轴运动机构3包括垫板31、安装板32、Y轴模组33和Y轴辅助导轨34，所述垫板31固定安装在位于定位夹具2左右两侧的基准板1上，每侧的垫板31上分别固定安装有安装板32，所述Y轴模组33和Y轴辅助导轨34相对设置并固定在安装板32上，从而实现运行的稳定性和刚性。在Y轴模组33的左侧设有用于放置Y轴拖链35的Y链槽36，所述Y链槽36的槽长方向平行于Y轴模组33的长度方向，所述Y轴拖链35内设有与Y轴模组33电连接的导线。在Y轴辅助导轨34的左右两侧分别设有防护板37，所述防护板37的板长方向平行于Y轴辅助导轨34的轨长方向。

所述X轴运动机构4包括支架41、支撑板42、X轴模组43和机头安装座44，所述支架41滑动安装在Y轴模组33上，所述支撑板42滑动安装在Y轴辅助导轨34上；所述X轴模组43的一端固定安装在支架41上，该X轴模组43的另一端固定安装在支撑板42上；用于安装焊接机构5的机头安装座44滑动安装在X轴模组43上。在X轴模组43的后侧设有用于放置X轴拖链45的X链槽46，所述X链槽46的槽长方向平行于X轴模组43的长度方向，所述X轴拖链45内设有与X轴模组43电连接的导线。

如图4所示：所述Y轴模组33包括模组壳体331、线性滑轨332、滑台333、滚珠丝杠334和伺服电机335，所述线性滑轨332固定在模组壳体331上，所述滑台333滑动安装在线性滑轨332上，并与滚珠丝杠334固接；所述伺服电机335能驱动滚珠丝杠334带动滑台333水平移动，从而实现高速直线运行和精密定位；在所述Y轴模组33上还设置有3个限位开关38a、38b、38c，其中第一限位开关38a设置在Y轴模组33中的线性滑轨332的一端，第二限位开关38b设置在Y轴模组33中的线性滑轨332的另一端，从而实现对Y轴运动两端的极限保护；第三限位开关38c设置在Y轴模组33中的线性滑轨332上开始计算行程的起点处，从而实现对Y轴的原点矫正，进而确保定位的准确性。

本发明所述X轴模组43的结构与Y轴模组33的结构完全相同，此处不再赘述。

本发明利用Y轴模组33与X轴模组43的配合使用，从而可实现点焊头在工作范围内任意一点的高速和高精度定位，可使定位精度达到0.02mm。

如图1和图5所示：所述动力机构51包括气缸511和压力调节机构512，所述气缸511能驱使压力调节机构512带动安装在压力调节机构512底部的点焊头52下降或上升；所述气缸511安装在机头壳体513的顶部，所述压力调节机构512安装在机头壳体513内，该机头壳体513固定安装在机头安装座44上。

所述压力调节机构512在气缸511的驱动下，可向下移动并与待焊品接触。所述点焊头52包括电极夹头521和电极对522，所述电极对522相互绝缘地安装在电极夹头521上，该电极夹头521安装在压力调节机构512的底部，所述电极夹头521通过导线与焊接电源7相连接；所述焊接电源7可固定安装在位于X轴模组43背离定位夹具2一侧的基准板1上，从而缩短点焊头52与焊接电源7之间的导线长度，有利于改善焊接品质。

所述焊接电源7可采用晶体管正反波电阻焊电源；在基准板1上还可设置紧急停止按钮71和操作按钮72，以实现安全操作。

如图6所示：本装置还可包括柜体8和防护罩9，所述基准板1固定安装在柜体8的顶面，在柜体8的侧壁上开设有通风孔81，所述柜体8可用作电气控制柜；所述防护罩9罩设在柜体8顶面的周侧，从而实现安全防护和防尘；在防护罩9内可安装有人机接口10，该人机接口10可采用触摸屏，以实现自动焊接程序的示教、实时显示等功能。

利用本实施例所述的单面自动点焊装置实现自动点焊的工作过程如下：

先将固定安装有待焊品的固定框架放置在夹具底板21上，使固定框架的左侧与左挡板22抵靠，使固定框架的后侧与后挡板23抵靠；使右移动板25向左移动并通过紧固螺钉将右移动板25固定在夹具底板21上，使前移动板27向后移动并通过紧固螺钉将前移动板27固定在夹具底板21上，以致左挡板22、后挡板23、右移动板25和前移动板27分别抵靠在固定框架的四周，从而实现初步夹紧待焊品的固定框架；然后使右移动板25上的右定位气缸24驱使右定位板241向左移动并抵靠在固定框架的右侧，前移动板27上的前定位气缸26驱使前定位板261向后移动并抵靠在固定框架的右侧，从而实现精确夹紧待焊品的固定框架；左夹紧气缸28驱使左夹紧块281向下移动并按压在固定框架的左上侧，右夹紧气缸29驱使右夹紧块291向下移动并按压在固定框架的右上侧，从而防止在焊接过程中出现上下晃动的现象，以确保点焊位点的高精准度。

再使Y轴模组33中的伺服电机335驱使X轴模组43移动至待焊品的纵坐标处，X轴模组43中的伺服电机335驱使焊接机构5至待焊品的横坐标处，从而实现高速直线运行和高精度定位；使气缸511驱使点焊头52向下移动，至点焊头52与待焊品接触；使焊接电源7接通，完成一次焊接；使气缸511带动点焊头52复位。

综上所述可见：本发明提供的单面自动焊接装置，通过采取点焊头的三轴运动和对待焊工件的精准定位，不仅实现了阵列式点焊位点的自动定位，而且确保了点焊位点的高精准度(定位精度可达0.02mm)，从而实现了高效率和高品质点焊，使点焊作业可满足标准化作业要求；另外，本发明提供的单面自动焊接装置，还具有占地空间小、自动化程度高、安装、维护及使用方便等优点，非常适用于动力电池(例如：锂电池)的成组单面焊接，具有显著的工业应用价值。

最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单面自动点焊装置，其特征在于：包括基准板、定位夹具、Y轴运动机构、X轴运动机构和焊接机构，所述定位夹具固定安装在基准板上，所述Y轴运动机构设置在位于定位夹具两侧边的基准板上，所述X轴运动机构滑动安装在Y轴运动机构上，该Y轴运动机构能驱使X轴运动机构沿Y轴方向移动，所述焊接机构滑动安装在X轴运动机构上，该X轴运动机构能驱使焊接机构沿X轴方向移动，所述焊接机构包括动力机构和点焊头，所述动力机构能驱使点焊头沿着Z轴方向移动，从而实现点焊头对固定在定位夹具上的待焊品的自动点焊。

2.根据权利要求1所述的单面自动点焊装置，其特征在于：所述定位夹具包括夹具底板、左挡板、后挡板、右移动板、右定位气缸、前移动板和前定位气缸，所述夹具底板固定在基准板上，所述左挡板和后挡板相邻固定在所述夹具底板上，所述右移动板能左右移动地安装在所述夹具底板上，所述右定位气缸固定在右移动板上，在所述右定位气缸的推杆上固接有右定位块，所述前移动板能前后移动地安装在所述夹具底板上，所述前定位气缸固定在前移动板上，在所述前定位气缸的推杆上固接有前定位块。

3.根据权利要求2所述的单面自动点焊装置，其特征在于：在所述夹具底板上开设有槽长方向平行于后挡板的右滑槽，所述右移动板能沿着右滑槽的槽长方向左右移动；在所述夹具底板上开设有槽长方向平行于左挡板的前滑槽，所述前移动板能沿着前滑槽的槽长方向前后移动。

4.根据权利要求2或3所述的单面自动点焊装置，其特征在于：所述定位夹具还包括左夹紧气缸和右夹紧气缸，所述左夹紧气缸固定安装在左挡板的左侧，在所述左夹紧气缸的推杆上固接有左夹紧块，该左夹紧气缸能驱使左夹紧块上下移动；所述右夹紧气缸固定安装在右移动板上，在所述右夹紧气缸的推杆上固接有右夹紧块，该右夹紧气缸能驱使右夹紧块上下移动。

5.根据权利要求1所述的单面自动点焊装置，其特征在于：在位于定位夹具旁侧的基准板上固定安装有磨台。

6.根据权利要求1所述的单面自动点焊装置，其特征在于：所述Y轴运动机构包括垫板、安装板、Y轴模组和Y轴辅助导轨，所述垫板固定安装在位于定位夹具左右两侧的基准板上，每侧的垫板上分别固定安装有安装板，所述Y轴模组和Y轴辅助导轨相对设置并固定在相应的安装板上；所述X轴运动机构包括支架、支撑板、X轴模组和机头安装座、所述支架滑动安装在Y轴模组上，所述支撑板滑动安装在Y轴辅助导轨上，所述X轴模组的一端固定安装在支架上，该X轴模组的另一端固定安装在所述支撑板上，所述机头安装座滑动安装在X轴模组上。

7.根据权利要求6所述的单面自动点焊装置，其特征在于：在所述Y轴模组的左侧设有用于放置Y轴拖链的Y链槽，所述Y链槽的槽长方向平行于Y轴模组的长度方向，所述Y轴拖链内设有与Y轴模组电连接的导线，在所述Y轴辅助导轨的左右两侧分别设有防护板，所述防护板的板长方向平行于Y轴辅助导轨的轨长方向；在所述X轴模组的后侧设有用于放置X轴拖链的X链槽，所述X链槽的槽长方向平行于X轴模组的长度方向，所述X轴拖链内设有与X轴模组电连接的导线。

8.根据权利要求1所述的单面自动点焊装置，其特征在于：所述动力机构包括气缸和压力调节机构，所述气缸能驱使压力调节机构带动安装在压力调节机构底部的点焊头下降或上升；所述气缸安装在机头壳体的顶部，所述压力调节机构安装在机头壳体内，所述机头壳体固定安装在机头安装座上。

9.根据权利要求1所述的单面自动点焊装置，其特征在于：在所述基准板上还设有紧急停止按钮和操作按钮。

10.根据权利要求1所述的单面自动点焊装置，其特征在于：还包括柜体和防护罩，所述基准板固定安装在柜体的顶面，所述防护罩罩设在柜体顶面的周侧。