CN105537835B - 电芯自动点焊装置及其自动点焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电芯自动点焊装置及其自动点焊方法，电芯自动点焊装置包括两个焊头对称设置的点焊设备、用于放置待焊电芯单体的点焊治具、固定点焊治具的治具卡座、以及设置于两个焊头的中间、点焊过程中可带动治具卡座、焊头相对三维移动使得焊头对应点焊治具上点焊孔进行焊接的位移装置；还包括使得点焊设备、位移装置之间工作协调的PLC控制系统；点焊治具能够准确的定位固定不同数量的电芯，确保电芯的电极与金属片之间贴合紧密；在X、Y、Z三维方向上移动使焊头对应点焊治具上点焊孔进行焊接的位移装置，使得整个点焊过程完全实现自动化，节约人力，提高效率，确保点焊后产品质量好，不受操作者个体水平影响。

Description

电芯自动点焊装置及其自动点焊方法

技术领域

本发明涉及移动电源生产加工设备，尤其是一种电芯自动点焊装置及其自动点焊方法。

背景技术

在移动电源的生产加工过程中，需要将单节电芯组合成电池组，其中很重要的一步就是将金属片点焊在多个电芯的正负电极实现电池的并联增容。目前通常采用人工对电芯逐个进行点焊加工，将金属片分别点焊在电芯的两极，这种人工点焊的加工方式生产效率低、人工成本高，且多个电池单体在点焊时，点焊位置固定效果不佳，容易导致点焊位置出现偏差或者发生虚焊，影响电池组的正常供电，产品质量受操作者个体熟练程度及水平影响大，品质不稳定，不能适应自动化大生产需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种节省人力、节约成本、提高生产效率及焊接质量，保证品质统一的电芯自动化点焊装置，同时提供该装置进行自动点焊的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电芯自动点焊装置，包括两个焊头对称设置的点焊设备，用于放置待焊电芯单体的点焊治具，固定点焊治具的治具卡座，以及在点焊过程中可带动治具卡座、焊头相对三维移动、使得焊头可对应点焊治具上点焊孔进行焊接的位移装置；还包括使得点焊设备、位移装置之间配合工作的PLC控制系统；

所述点焊治具包括治具本体、第一盖板和第二盖板，可反复贴合/取下的第一盖板和第二盖板互为镜像地设置在治具本体两侧；治具本体为厚度小于或等于电芯长度的块状，其上开有若干排电芯孔，每排电芯孔可适配地放置若干个电芯，第一盖板、第二盖板为适配治具本体的薄板，开有与电芯电极一一对应、焊头可深入焊接的若干排点焊孔，第一盖板、第二盖板贴合治具本体的一面对应每一排点焊孔开有可卡住金属片的金属片槽，所述治具本体与第一盖板、第二盖板之间设有确保点焊孔与电芯电极一一对应的定位组件。

所述位移装置包括可带动治具卡座在Y方向上移动使得焊头对应点焊孔的前后驱动系统、带动焊头在Z方向上移动使得焊头对应点焊孔的竖直驱动系统、以及带动焊头在X方向上移动进行点焊的左右驱动系统。

所述前后驱动系统包括水平放置的底座，底座的一端设置用来固定电机的竖板，丝杆的一端连接电机的输出端，另一端螺纹连接治具卡座，治具卡座随丝杆的正转反转前后可移动的放置在底座上；

所述竖直驱动系统和左右驱动系统分为对称地设置于底座两侧的两组；

每一组竖直驱动系统包括竖直设置的支撑板，支撑板上设有第一直线气缸，第一直线气缸设有可在Z方向上伸缩的第一气缸杆；所述左右驱动系统可随第一气缸杆同步运动地固定在第一气缸杆上；

所述焊头固定在焊头固定块上，所述左右驱动系统包括固定在所述第一气缸杆上的第二直线气缸，第二直线气缸设有可在X方向上运动的第二气缸杆，固定焊头固定块的连接块可随第二气缸杆同步运动地固定第二气缸杆上。

所述底座上开有用来放置丝杆的丝杆槽，治具卡座的下方固定有丝杆长螺母，丝杆适配的穿过所述丝杆长螺母水平放置在丝杆槽中

所述治具卡座与底座之间平行所述丝杆设置两条固定在底座上的导轨，每侧导轨上可活动的卡有若干个移动的滑块，治具卡座固定放置在滑块上。

所述治具本体为绝缘耐高温材料制成的长方体，第一盖板、第二盖板为适配治具本体材质相同的薄板；所述定位组件包括在治具本体与第一盖板、治具本体与第二盖板之间配合设置的定位孔、定位柱。

所述治具卡座为顶板、底板和竖向设置的侧板连接形成的C形，所述顶板的下表面挖有可卡住点焊治具上侧面的治具上槽，底板的两侧设有平行的卡条，两条卡条之间形成可卡住点焊治具下侧面的治具下槽，治具上槽和治具下槽的深度小于或等于点焊孔与相邻的点焊治具边缘的距离。

所述点焊治具上所述电芯孔为对称设置的两排，每一排所述电芯孔可放置10个待焊接的电芯单体，每一排所述电芯孔对应的金属片槽均匀分为确保金属片牢固平整地放置于金属片槽中的通长的两部分；所述定位孔、定位柱通过磁力相互吸引。

所述电机为齿轮电机。

一种电芯自动点焊装置进行一个点焊治具上电芯点焊的方法，其特征在于：

步骤一 将待点焊电芯、金属片放入点焊治具中正确位置；

步骤二 将装有待点焊电芯的点焊治具稳固放置于治具卡座上，两个焊头初始状态下对应点焊治具任一端的一个电芯的两个电极；

步骤三 两组左右驱动系统带动两个焊头在X方向上相向移动，分别接触同一个电芯的两个电极进行点焊，点焊完成后，两组左右驱动系统带动两个焊头在X方向相背移动至初始位置；

步骤四 前后驱动系统带动治具卡座在Y方向上向前或后运动到相邻的下一个电芯的两个电极对应焊头；

重复步骤三、步骤四，直到同一排上的电芯点焊完成；

步骤五 竖直驱动系统带动左右驱动系统在Y方向向上或下运动到相邻的另一排的一个电芯对应焊头的位置；

重复步骤三、步骤四、步骤五直到整个电芯自动点焊装置上所有待点焊的电芯全部完成点焊。

与现有技术相比，本发明电芯自动点焊装置设置点焊治具，能够准确的定位固定不同数量的电芯，任意拿取至点焊机点焊，确保电芯的电极与金属片之间贴合紧密；治具卡座固定在点焊治具上，位移装置带动焊头和点焊治具在X、Y、Z三维方向上相对移动，焊头能对应点焊治具上点焊孔进行焊接，整个点焊过程完全实现自动化，节约人力，提高效率，确保点焊后产品质量好，不受操作者个体水平影响。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地解释。

图1是实施例电芯自动点焊装置立体示意图

图2是实施例位移装置立体示意图

图3是实施例竖直驱动系统、左右驱动系统立体示意图

图4是实施例位移装置Y方向前后驱动系统立体示意图一

图5是实施例位移装置Y方向前后驱动系统立体示意图二

图6是实施例治具卡座立体示意图

图7是实施例点焊治具整体立体示意图

图8是实施例点焊治具整体爆炸图

图9是实施例点焊治具的第一盖板贴合治具本体的一面示意图

图10是实施例点焊治具第一盖板贴合治具本体的一面安装金属片后示意图

具体实施方式

如图1所示，一种电芯自动点焊装置，放置在台面70上，包括两个焊头111对称设置的点焊设备10、用于放置待焊电芯单体的点焊治具30、固定点焊治具30的治具卡座20，以及在点焊过程中可带动治具卡座20、焊头111相对三维移动(如图1-3所示的X、Y、Z三维方向)，使得焊头111对应点焊治具30上点焊孔321进行焊接的位移装置40；焊头111固定在焊头固定块11上，点焊设备10、位移装置40之间通过PLC控制系统编程实现相互之间工作进程的协调，相互之间电通讯连接的导线暗藏在台面70下，PLC控制系统连接控制面板80。本实施例中，电焊设备10包括对称设置的相同的两个电焊设备，两个电焊设备10上的焊头111对称设置。

如图7～图10所示，所述点焊治具30包括治具本体31、第一盖板(32)和第二盖板(33)，治具本体31为厚度小于或等于电芯长度的块状，优选为长方体，所述治具本体31上设有若干排电芯孔311，每一个电芯孔311内可适配的放置若干个待点焊的电芯；第一盖板32和第二盖板33为与治具本体31适配的薄板，互为镜像地设置在治具本体31两侧，可反复地贴合/取下，第一盖板32、第二盖板33上对应电芯孔311开有焊头111可深入进行焊接的若干排点焊孔321，每一个点焊孔321与待点焊的电芯电极一一对应；如图9所示，第一盖板32、第二盖板33贴合点焊治具30的一侧对应每一排点焊孔321开有可卡住金属片91的金属片槽323；治具本体31与第一盖板32、第二盖板33之间适配的设有确保点焊孔321与电芯电极一一对应的定位组件。

治具本体31为绝缘耐高温材料制成，第一盖板32、第二盖板33与治具本体31材质相同，优选为电木板；所述定位组件为在治具本体31与第一盖板32、治具本体31与第二盖板33之间配合设置的定位孔、定位柱；优选地，所述定位孔、定位柱之间通过磁力相互吸引，所述定位孔、定位柱可任意一方为铁质材料，相对应的另一方为磁性材料，也可以定位孔、定位柱均为可互相吸引的磁性材料。本实施例中，在治具本体31的两侧均设有定位孔312，定位孔312的内部固定铁质材料，在第一盖板32、第二盖板33贴合治具本体31的一面适配的设有定位柱322，定位柱322为磁性材料制成。

如图9所示，以第一盖板32为例，金属片槽323的槽底被点焊孔321分割的若干个平台324，低于其连接的第一盖板32的内表面，金属片91适配地置于若干个平台324上即为放入所述金属片槽323，第二盖板33的金属片槽具有与第一盖板32相同的结构。第一盖板32、第二盖板33与装有待点焊电芯的治具本体31贴合状态下，放入金属片槽的所述金属片91与待点焊电芯的电极对应接触。实施例中，点焊治具30上所述电芯孔311为对称设置的两排，每一排所述电芯孔311可放置10个待焊接的电芯单体，每一排所述电芯孔311对应的金属片槽分为均匀的两部分，每一部分均为通长的通槽，确保长短合适的金属片稳固平整地放置于金属片槽中；所述电芯孔311也可以为1、2、3、4……等若干排，每一排可放置1、2、3、4......等若干个电芯。

使用所述点焊治具30时，先将第二盖板33平放于工作台上，将金属片91放置于第二盖板33上对应的金属片槽中，然后所述定位柱对应适配的定位孔，将治具本体31贴合于第二盖板33上，将待点焊的电芯依次装入治具本体31的电芯孔311，将贴合在一起的第二盖板33和治具本体31侧立，将金属片91放置于第一盖板32上对应的所述金属片槽323中，再将第一盖板32贴合治具本体31适配的一面，使所述定位柱对应适配的定位孔。由于所述定位柱与定位孔之间设有磁性吸引，确保相互之间贴合紧密且定位准确，即可任意拿取点焊治具30到合适的位置或到电焊设备点焊。

图6所示，所述治具卡座20上适配点焊治具30设有防止放置于其上的点焊治具30移动的治具槽，本实施例中，所述治具卡座20为顶板21、底板22和竖向设置的侧板连接形成的C形，顶板21和底板22上对应的设有可卡住侧立的点焊治具30的治具槽，优选地，本实施例中，顶板21的下表面挖有可卡住焊治具30上侧面的治具上槽211，底板22的两侧设有平行的卡条221，两条卡条221之间形成可卡住点焊治具30下侧面的治具下槽，治具上槽211和治具下槽的深度不大于点焊孔321与相邻的点焊治具30边缘的距离，使得所有的点焊孔321裸露在外。治具槽的形状和设置方式可根据点焊治具30的结构合理设置，只要确保点焊治具30固定在治具卡座20上，且焊头111能顺利进行点焊即可。

本实施例中，所述位移装置40包括带动治具卡座20在Y方向上移动使得焊头111Y方向上对应点焊孔321的前后驱动系统42、带动焊头111在Z方向上移动使得焊头111Z方向对应点焊孔321的竖直驱动系统41、以及带动焊头111在X方向上移动进行点焊的左右驱动系统43。

如图4所示，所述前后驱动系统42包括水平地放置于平台70上的底座421，底座421的一端设置用来固定电机428的竖板427，丝杆425的一端连接电机428的输出端，另一端螺纹连接治具卡座20，治具卡座20放置在底座421上，随丝杆425的正转反转在底座421上前后移动。

优选地，底座421上开有用来放置丝杆425的丝杆槽429，治具卡座20下方固定有丝杆长螺母(图中未标出)，丝杆425适配的穿过丝杆长螺母，水平地放置在丝杆槽429。进一步优选地，所述治具卡座20与底座421之间下平行丝杆425设置两条导轨422，每侧导轨422上可活动的卡有若干个滑块424，治具卡座20固定放置在滑块424上，前后运动更加顺畅，所述导轨422对称地设置在丝杆槽429的两侧。如图5所示，所述电机428为可以正转反转的齿轮电机，使得丝杆425的进程间距小，定位精准、寿命长。通过齿轮电机的正转反转，实现治具卡座20在Y方向上的前后移动，以完成同一排上所有电焊孔321的焊接。

如图2，所述竖直驱动系统41和左右驱动系统43均包括对称地设置于底座421两侧的两组，左右驱动系统43固定在竖直驱动系统41上。

每一组竖直驱动系统41包括竖直设置的支撑板411，本实施例中，支撑板411固定在平台70上，第一直线气缸412设有可在Z方向上伸缩的第一气缸杆413；所述左右驱动系统(43)固定在第一气缸杆(413)上，可随第一气缸杆(413)同步运动地；实施例中，支撑板411的下端连接固定板，固定板与支撑板411形成L形，进一步保证支撑板411的牢固性。所述左右驱动系统43包括固定在第一气缸杆413上的第二直线气缸431，第二直线气缸431设有可在X方向左右移动的第二气缸杆432，焊头固定块11固定在连接块433上，连接块433固定第二气缸杆432上，随第二气缸杆432的伸缩可在X方向同步运动。

所述竖直驱动系统41、前后驱动系统42可以根据不同情况设计，比如带动治具卡座20水平、竖直移动以对应焊头111，或者带动带动焊头固定块11水平、竖直移动以对应点焊孔321，或者同时带动治具卡座20、带动焊头固定块11移动，使得两者之间相互对应。

按实际需要调整PLC控制系统实现整个所述电芯自动点焊装置的协调运行，所述电芯自动点焊装置进行一个点焊治具上的电芯点焊的方法如下：

步骤一将待点焊电芯、金属片放入点焊治具30中正确位置；

步骤二将装有待点焊电芯的点焊治具30稳固放置于治具卡座20上，两个焊头111初始状态下对应点焊治具30任一端的一个电芯的两个电极。

步骤三两组左右驱动系统43带动两个焊头111在X方向相向移动，同时分别接触同一个电芯的两个电极进行点焊，点焊结束后，两组左右驱动系统43带动两个焊头111在X方向相背移动至初始位置。

步骤四前后驱动系统42带动治具卡座20在Y方向向前或后运动到相邻的下一个电芯对应焊头111。

重复步骤三、步骤四，直到同一排上的电芯点焊完成。

步骤五竖直驱动系统41带动左右驱动系统43在Y方向向上或下运动到相邻的另一排的一个电芯对应焊头111的位置。

重复步骤三、步骤四、步骤五直到整个电芯自动点焊装置上所有待点焊的电芯全部完成点焊。

Claims (10)

1.一种电芯自动点焊装置，其特征在于：包括两个焊头(111)对称设置的点焊设备(10)，用于放置待焊电芯单体的点焊治具(30)，固定点焊治具(30)的治具卡座(20)，以及在点焊过程中可带动治具卡座(20)、焊头(111)相对三维移动、使得焊头(111)可对应点焊治具(30)上点焊孔(321)进行焊接的位移装置(40)；还包括使得点焊设备(10)、位移装置(40)之间配合工作的PLC控制系统；

所述点焊治具(30)包括治具本体(31)、第一盖板(32)和第二盖板(33)，可反复贴合/取下的第一盖板(32)和第二盖板(33)互为镜像地设置在治具本体(31)两侧；治具本体(31)为厚度小于或等于电芯长度的块状，其上开有若干排电芯孔(311)，每排电芯孔(311)可适配地放置若干个电芯，第一盖板(32)、第二盖板(33)为适配治具本体(31)的薄板，开有与电芯电极一一对应、焊头(111)可深入焊接的若干排点焊孔(321)，第一盖板(32)、第二盖板(33)贴合治具本体(31)的一面对应每一排点焊孔(321)开有可卡住金属片(91)的金属片槽(323)，所述治具本体(31)与第一盖板(32)、第二盖板(33)之间设有确保点焊孔(321)与电芯电极一一对应的定位组件。

2.如权利要求1所述的电芯自动点焊装置，其特征在于：所述位移装置(40)包括可带动治具卡座(20)在Y方向上移动使得焊头(111)对应点焊孔(321)的前后驱动系统(42)、带动焊头(111)在Z方向上移动使得焊头(111)对应点焊孔(321)的竖直驱动系统(41)、以及带动焊头(111)在X方向上移动进行点焊的左右驱动系统(43)。

3.如权利要求2所述的电芯自动点焊装置，其特征在于：所述前后驱动系统(42)包括水平放置的底座(421)，底座(421)的一端设置用来固定电机(428)的竖板(427)，丝杆(425)的一端连接电机(428)的输出端，另一端螺纹连接治具卡座(20)，治具卡座(20)随丝杆(425)的正转反转前后可移动的放置在底座(421)上；

所述竖直驱动系统(41)和左右驱动系统(43)分为对称地设置于底座(421)两侧的两组；

每一组竖直驱动系统(41)包括竖直设置的支撑板(411)，支撑板(411)上设有第一直线气缸(412)，第一直线气缸(412)设有可在Z方向上伸缩的气缸杆(413)；所述左右驱动系统(43)可随气缸杆(413)同步运动地固定在气缸杆(413)上；

所述焊头(111)固定在焊头固定块(11)上，所述左右驱动系统(43)包括固定在所述气缸杆(413)上的第二直线气缸(431)，第二直线气缸(431)设有可在X方向上运动的气缸杆(432)，固定焊头固定块(11)的连接块(433)可随气缸杆(432)同步运动地固定气缸杆(432)上。

4.如权利要求3所述的电芯自动点焊装置，其特征在于：所述底座(421)上开有用来放置丝杆(425)的丝杆槽(429)，治具卡座(20)的下方固定有丝杆长螺母，丝杆(425)适配的丝杆(425)适配的穿过所述丝杆长螺母水平放置在丝杆槽(429)中

5.如权利要求4所述的电芯自动点焊装置，其特征在于：所述治具卡座(20)与底座(421)之间平行所述丝杆(425)设置两条固定在底座(421)上的导轨(422)，每侧导轨(422)上可活动的卡有若干个移动的滑块(424)，治具卡座(20)固定放置在滑块(424)上。

6.如权利要求5所述的电芯自动点焊装置，其特征在于：所述治具本体(31)为绝缘耐高温材料制成的长方体，第一盖板(32)、第二盖板(33)为适配治具本体(31)材质相同的薄板；所述定位组件包括在治具本体(31)与第一盖板(32)、治具本体(31)与第二盖板(33)之间配合设置的定位孔、定位柱。

7.如权利要求5所述的电芯自动点焊装置，其特征在于：所述治具卡座(20)为顶板(21)、底板(22)和竖向设置的侧板连接形成的C形，所述顶板(21)的下表面挖有可卡住点焊治具(30)上侧面的治具上槽(211)，底板(22)的两侧设有平行的卡条(221)，两条卡条(221)之间形成可卡住点焊治具(30)下侧面的治具下槽，治具上槽(211)和治具下槽的深度小于或等于点焊孔(321)与相邻的点焊治具(30)边缘的距离。

8.如权利要求1～7任一项所述的电芯自动点焊装置，其特征在于：所述点焊治具(30)上所述电芯孔(311)为对称设置的两排，每一排所述电芯孔(311)可放置10个待焊接的电芯单体，每一排所述电芯孔(311)对应的金属片槽均匀分为确保金属片牢固平整地放置于金属片槽中的通长的两部分；所述定位孔、定位柱通过磁力相互吸引。

9.如权利要求3～7任一项所述的电芯自动点焊装置，其特征在于：所述电机(428)为齿轮电机。

10.一种如权利要求2～7任一项所述的电芯自动点焊装置电芯点焊的方法，其特征在于：

步骤一 将待点焊电芯、金属片放入点焊治具(30)中正确位置；

步骤二 将装有待点焊电芯的点焊治具(30)稳固放置于治具卡座(20)上，两个焊头(111)初始状态下对应点焊治具(30)任一端的一个电芯的两个电极；

步骤三 两组左右驱动系统(43)带动两个焊头(111)在X方向上相向移动，分别接触同一个电芯的两个电极进行点焊，点焊完成后，两组左右驱动系统(43)带动两个焊头(111)在X方向相背移动至初始位置；

步骤四 前后驱动系统(42)带动治具卡座(20)在Y方向上向前或后运动到相邻的下一个电芯的两个电极对应焊头(111)；

重复步骤三、步骤四，直到同一排上的电芯点焊完成；

步骤五 竖直驱动系统(41)带动左右驱动系统(43)在Y方向向上或下运动到相邻的另一排的一个电芯对应焊头(111)的位置；

重复步骤三、步骤四、步骤五直到整个电芯自动点焊装置上所有待点焊的电芯全部完成点焊。