CN105965161B - 一种锂电池注液口的自动化密封焊接设备 - Google Patents

一种锂电池注液口的自动化密封焊接设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂电池注液口的自动化密封焊接设备，该设备包括：机柜、工作台控制装置、激光主机、烟雾净化器、冷水机、第一流水线及第二流水线，工作台顶部设有转盘，转盘上分布有六个工位，每个工位上设有夹具，在工作台上依次设有旋转进出料机构、电池定位机构、激光清洗机构、铝钉装载机构、焊接机构及不良品检测机构，工作台上设有第三流水线，其两端分别设有与第一流水线、第三流水线配合进料用的第一机械手及与第二流水线、第三流水线配合出料用的第二机械手，还设有第四流水线，以及与第四流水线配合的第三机械手。本发明解决现有的铝钉焊接需要通过工人手工进行操作，导致生产成本较高、焊接效率及焊接精度较低等技术问题。

Description

一种锂电池注液口的自动化密封焊接设备
【技术领域】
本发明涉及电池制造技术领域，特别涉及一种锂电池注液口的自动化密封焊接设备。
【背景技术】
锂电池是性能卓越的新一代绿色高能电池，因其具有高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环次数多等特点。而广泛应用于移动电话、笔记本电脑、平板电脑等众多民用及军事领域。
锂电池在制造过程中，当向电池壳体中灌入电解液后，由于维持电解液的稳定性而需要将铝钉焊接在锂电池的开口端将壳体密封。现有的锂电池的铝钉焊接都是通过工人使用简单的焊接工具及夹具来进行焊接和定位的，这种手工的焊接方式不仅定位不准确、良品率低，而且对电池壳体中的电解液也会产生影响，此外通过人工焊接的方式还需要分别对焊孔清洗、上铝钉、焊接等每一个工作流程配置相应的生产线，因此导致生产效率及自动化程度较低，劳动强度较大并不能满足大批量电池生产的需求。
【发明内容】
综上所述，本发明主要的目的是为了解决现有的铝钉焊接需要通过工人手工进行操作，从而导致生产成本较高、焊接效率及焊接精度较低等技术问题，而提供一种锂电池注液口的自动化密封焊接设备。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种锂电池注液口的自动化密封焊接设备，所述设备包括：机柜，所述机柜内设有工作台，在所述机柜上且位于工作台的前端设有进出料口，所述机柜外侧设有控制装置及分别与控制装置电连接的激光主机、烟雾净化器、冷水机、第一流水线及第二流水线，所述工作台顶部可转动地设有转盘，所述转盘上沿圆周方向均匀分布有六个工位，在每个工位上分别设有用于夹持电池在各工位上进行操作的夹具，在工作台上且与各夹具相对一侧依次设有与控制装置电连接的旋转进出料机构，电池定位机构，激光清洗机构，铝钉装载机构，焊接机构及不良品检测机构，所述工作台上的进出料口处设有双向进出料用的第三流水线，所述第三流水线两端分别设有与第一流水线、第三流水线配合进料用的第一机械手以及与第二流水线、第三流水线配合出料用的第二机械手，所述不良品检测机构旁还设有传输瑕疵产品用的第四流水线，以及与第四流水线配合将瑕疵产品输出的第三机械手。
所述第一流水线上分别设有用于感应电池位置的感应器，用于将电池定位用的挡片以及驱动挡片张开/收缩用的第一气缸。
所述第一机械手包括：竖向设于工作台上的进料支撑柱，所述进料支撑柱的顶部固定连接有底座，所述底座的两端设有固定板，所述固定板之间且位于底座上部还连接有盖板，所述盖板上滑动连接有移动块及与该移动块固定连接的进料安装板，所述进料安装板的外侧安装有第二气缸，所述第二气缸通过转接板与上板相连接，所述上板通过弹簧柱与底板相连接，在所述弹簧柱上且位于上板与底板之间套设有复位弹簧，所述底板上固定连接有两个驱动夹爪张开及收缩用的夹爪气缸，所述两个夹爪气缸分别活动连接有夹持电池用的夹爪；
所述第二机械手的结构与第一机械手的结构相同。
所述旋转进出料机构的旋转角度为±180°。
所述激光清洗机构包括：竖向设于工作台上的手动升降台，所述手动升降台通过第一连接板连接有振镜头，该振镜头的外侧安装有防护罩，所述防护罩通过与其连通的抽烟管与烟雾净化器相连接，通过烟雾净化器将激光清洗所产生的烟尘吸出。
所述铝钉装载机构包括：安装在工作台上并可沿X、Y、Z轴移动的第一运动平移台，以及设于第一运动平移台一侧并用于为电池注液口上铝钉的振动盘，所述第一运动平移台的Z轴上固定连接有用于检测电池放置的位置是否准确的第一CCD检测组件。
所述焊接机构包括：安装在工作台上并可沿X、Y、Z轴移动的第二运动平移台，所述第二运动平移台的Z轴上安装有焊接连接板，所述焊接连接板分别固定连接有抽烟卡板、出射头安装板及相机转接板，所述出射头安装板上安装有激光出射头，抽烟卡板上固接有卡槽及配合卡接在卡槽中的出风管，所述激光出射头上还同轴安装有防止焊接产生的粉尘飘散的同轴吸尘罩，所述同轴吸尘罩与出风管相连通，出风管则与烟雾净化器相连接，通过烟雾净化器将激光焊接所产生的烟尘吸出，所述相机转接板上还连接有检测铝钉摆放位置是否准确的第二CCD检测组件。
所述不良品检测机构包括：安装在所述第三机械手上检测焊接质量用的第三CCD检测组件，以及扫描瑕疵产品用的扫描枪。
所述第三机械手的结构分别与第二机械手与第一机械手的结构相同。
所述工作台上还分别设有用于控制激光清洗机构用的激光清洗控制装置，以及控制振动盘用的振动盘控制器，所述激光清洗控制装置及振动盘控制器分别与控制装置电连接。
所述机柜外侧还安装有与控制装置相连并用于触摸控制的触摸屏。
采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明所产生的有益效果在于：本发明通过设有协同工作的旋转进出料机构，电池定位机构，激光清洗机构，铝钉装载机构，焊接机构及不良品检测机构，可全自动地对锂电池进行进出料、焊电池定位、焊接部位清洗、上铝钉、铝钉焊接等操作，整个过程无须人工进行干预，因此极大地降低了劳动强度以及生产成本、使工作效率显著提高。本发明还具有自动化程度高，且易于实施等特点。
【附图说明】
图1是本发明的整体结构立体示意图；
图2是本发明的另一整体结构立体示意图；
图3是本发明的工作台的整体结构立体示意图；
图4是本发明的第一机械手的结构示意图；
图5是本发明的电池定位机构的结构示意图；
图6是本发明的激光清洗机构的结构示意图；
图7是本发明的铝钉装载机构的结构示意图；
图8是本发明的焊接机构的结构示意图；
图9是本发明的不良品检测机构的结构示意图。
【具体实施方式】
下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不会构成任何限制。
如图1～图9所示，本发明的一种锂电池注液口的自动化密封焊接设备，所述设备包括：机柜1，工作台2，控制装置4，激光主机5、烟雾净化器6、冷水机7、第一流水线8及第二流水线9，转盘10，夹具11，旋转进出料机构12，电池定位机构13，激光清洗机构14，铝钉装载机构15，焊接机构16及不良品检测机构17，第三流水线18，第二机械手20，第四流水线21，第三机械手22。
如图1～图3所示，在所述机柜内设有工作台2，在所述机柜1上且位于工作台2的前端设有用于电池进料及电池出料用的进出料口3，所述机柜1的后侧分别设有控制装置4、激光主机5、烟雾净化器6及冷水机7；所述机柜1的前侧且位于进出料口3处设有第一流水线8及第二流水线9。所述机柜1外侧还安装有与控制装置4相连并用于触摸控制的触摸屏63。在本实施例中，所述控制装置4为电控柜，电控柜内装有控制主机。所述控制装置4分别与所述激光主机5、烟雾净化器6、冷水机7、第一流水线8、第二流水线9、转盘10、夹具11、旋转进出料机构12、电池定位机构13、激光清洗机构14、铝钉装载机构15、焊接机构16、不良品检测机构17、第三流水线18、第二机械手20、第四流水线21及第三机械手22电连接。
如图1，图3所示，所述工作台2顶部可转动地设有转盘10，所述转盘10通过安装在工作台底部的电机驱动转盘在工作台上转动。所述转盘10上沿圆周方向均匀分布有六个工位，工位的数量也可以根据实际的需要进行增加或减少。在每个工位上分别设有用于夹持电池在各工位上进行操作的夹具11，在工作台2上且与各夹具相对一侧依次设有与控制装置电连接的旋转进出料机构12，电池定位机构13，激光清洗机构14，铝钉装载机构15，焊接机构16及不良品检测机构17。所述工作台2上还分别设有用于控制激光清洗机构14用的激光清洗控制装置61，以及控制振动盘46用的振动盘控制器62，所述激光清洗控制装置61及振动盘控制器62分别与控制装置4电连接。在本实施例中，所述旋转进出料机构12包括凸轮旋转台、机械爪及电滑环，所述旋转进出料机构用于双向进出料。进一步，所述旋转进出料机构12的旋转角度为±180°。所述电池定位机构13与夹具11配合用于将待焊接电池夹紧定位。所述激光清洗机构14用于将锂电池的待焊接孔通过激光进行清洗。所述铝钉装载机构15用于将铝钉放置于锂电池的待焊接孔中。所述焊接机构16用于将铝钉焊接在锂电池的待焊接孔上。所述不良品检测机构17用于检测铝钉的焊接质量，如检测到质量不合格的焊接产品则将不合格的产品通过第三机械手22放入第四流水线21进行输出。所述工作台上的进出料口3处设有双向进出料用的第三流水线18，所述第三流水线18两端分别设有与第一流水线8、第三流水线18配合进料用的第一机械手19以及与第二流水线9、第三流水线18配合出料用的第二机械手20，所述不良品检测机构17旁还设有第四流水线21及第三机械手22，所述第三机械手22与第四流水线21配合将瑕疵产品输出。所述第一流水线8上分别设有用于感应电池位置的感应器23，用于将电池定位用的挡片24以及驱动挡片24张开/收缩用的第一气缸25。
本发明的进出料的操作步骤如下：
1、第一流水线8来料；
2、第一气缸25驱动挡片24阻挡电池，并通过感应器23进行条码扫描(如有不合格的产品，压装、清洗、装钉、焊接、检测等操作则不再对该电池进行操作，由第三机械手22将不合格产品放入第四流水线21进行输出)；
3、第一机械手19将第一流水线8的电池抓入第二流水线9；
4、第二流水线9将电池输送至旋转进出料位置；
5、旋转进出料机构的一端的机械爪下移并抓取第一流水线8上电池的同时旋转进出料机构另一端抓取夹具11上的电池；
6、旋转进出料机构旋转±180°；
7、夹具11的夹紧气缸张开；
8、旋转进出料机构的机械爪下降取放料；
9、夹具11的夹紧气缸抱紧电池；
10、旋转进出料机构的机械爪向上移动走位等待取放料。
如图4所示，具体地，所述第一机械手19包括：竖向设于工作台上的进料支撑柱26，所述进料支撑柱26的顶部固定连接有底座27，所述底座的两端设有固定板28，所述固定板28之间且位于底座上部还连接有盖板29，所述盖板上滑动连接有移动块30及与该移动块30固定连接的进料安装板31，所述进料安装板31的外侧安装有第二气缸32，所述第二气缸32通过转接板33与上板34相连接，所述上板34通过弹簧柱35与底板36相连接，在所述弹簧柱35上且位于上板34与底板36之间套设有复位弹簧37，所述底板36上固定连接有两个驱动夹爪张开及收缩用的夹爪气缸38，所述两个夹爪气缸38分别活动连接有夹持电池用的夹爪39；在本实施例中，所述第二机械手20的结构与第一机械手19的结构相同。
如图5所示，所述电池定位机构13包括：固定连接在工作台底部的底部限位气缸131，设于底部限位气缸上的下限位基准板132，所述工作台上设有限位基准板133及驱动限位基准板上下移动的上基准压桩气缸134。
本发明的电池定位机构的工作流程如下：
夹具11的夹紧气缸松开---上基准压桩气缸134下降限位---底部的限位气缸131上升顶起电池---夹具抱紧电池---底部限位气缸131和上基准压桩气缸134同时复位---等待工装旋转。
如图6所示，所述激光清洗机构14包括：竖向设于工作台上的手动升降台40，所述手动升降台40通过第一连接板41连接有振镜头42，该振镜头42的外侧安装有防护罩43，所述防护罩通过与其连通的抽烟管44与烟雾净化器6相连接，所述振镜头42在激光清洗的同时通过烟雾净化器将激光清洗所产生的烟尘吸出。
如图7所示，所述铝钉装载机构15包括：安装在工作台上并可沿X、Y、Z轴移动的第一运动平移台45，以及设于第一运动平移台45一侧并用于为电池注液口上铝钉的振动盘46，所述第一运动平移台45的Z轴上固定连接有用于检测电池放置的位置是否准确的第一CCD检测组件47，所述第一运动平移台45上还设有取料用的吸盘151。
本发明的铝钉装载机构的工作流程如下：
振动盘46送料---铝钉定位---吸盘151取料、走位等待---电池到位、CCD拍照---放铝钉---吸盘151取料等待---等待工装旋转。
如图8所示，所述焊接机构16包括：安装在工作台上并可沿X、Y、Z轴移动的第二运动平移台48，所述第二运动平移台48的Z轴上安装有焊接连接板49，所述焊接连接板49分别固定连接有抽烟卡板50、出射头安装板51及相机转接板52，所述出射头安装板51上安装有激光出射头53，抽烟卡板50上固接有卡槽54及配合卡接在卡槽中的出风管55，所述激光出射头53上还同轴安装有防止焊接产生的粉尘飘散的同轴吸尘罩56，所述同轴吸尘罩56与出风管55相连通，出风管55则与烟雾净化器6相连接，通过烟雾净化器将激光焊接所产生的烟尘吸出，所述相机转接板52上还连接有检测铝钉摆放位置是否准确的第二CCD检测组件57。
本发明的焊接机构工作流程如下：
第二CCD检测组件57拍照---保护盖伸出---激光出射头53预点焊---将产生的粉尘吸出---满焊---第二CCD检测组件57拍照---等待工装旋转。
如图9所示，所述不良品检测机构17包括：安装在所述第三机械手22上检测焊接质量用的第三CCD检测组件59，以及扫描瑕疵产品用的扫描枪60。在本实施例中，所述第三机械手22的结构分别与第二机械手20与第一机械手19的结构相同。
本发明的不良品检测机构工作流程如下：
第三CCD检测组件59进行CCD检测---如产品检测合格，则等待工装旋转---如检测不合格---夹具的气缸松开---第三机械手22下降抓紧电池---第三机械手22上升---并将不合格产品放入第四流水线21---第三机械手22回取料位等待。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。

Claims (10)

1.一种锂电池注液口的自动化密封焊接设备，其特征在于，所述设备包括：机柜(1)，所述机柜内设有工作台(2)，在所述机柜(1)上且位于工作台(2)的前端设有进出料口(3)，所述机柜(1)外侧设有控制装置(4)及分别与控制装置电连接的激光主机(5)、烟雾净化器(6)、冷水机(7)、第一流水线(8)及第二流水线(9)，所述工作台(2)顶部可转动地设有转盘(10)，所述转盘(10)上沿圆周方向均匀分布有六个工位，在每个工位上分别设有用于夹持电池在各工位上进行操作的夹具(11)，在工作台(2)上且与各夹具相对一侧依次设有与控制装置电连接的旋转进出料机构(12)、电池定位机构(13)、激光清洗机构(14)、铝钉装载机构(15)、焊接机构(16)及不良品检测机构(17)，所述工作台上的进出料口(3)处设有双向进出料用的第三流水线(18)，所述第三流水线(18)两端分别设有与第一流水线(8)、第三流水线(18)配合进料用的第一机械手(19)以及与第二流水线(9)、第三流水线(18)配合出料用的第二机械手(20)，所述不良品检测机构(17)旁还设有传输瑕疵焊接产品用的第四流水线(21)，以及与第四流水线(21)配合将瑕疵焊接产品输出的第三机械手(22)。
2.根据权利要求1所述的锂电池注液口的自动化密封焊接设备，其特征在于，所述第一流水线(8)上分别设有用于感应电池传输位置的感应器(23)，用于将在第一流水线上传输的电池定位用的挡片(24)以及驱动挡片(24)张开/收缩用的第一气缸(25)。
3.根据权利要求1所述的锂电池注液口的自动化密封焊接设备，其特征在于，所述第一机械手(19)包括：竖向设于工作台上的进料支撑柱(26)，所述进料支撑柱(26)的顶部固定连接有底座(27)，所述底座的两端设有固定板(28)，所述固定板(28)之间且位于底座上部还连接有盖板(29)，所述盖板上滑动连接有移动块(30)及与该移动块(30)固定连接的进料安装板(31)，所述进料安装板(31)的外侧安装有第二气缸(32)，所述第二气缸(32)通过转接板(33)与上板(34)相连接，所述上板(34)通过弹簧柱(35)与底板(36)相连接，在所述弹簧柱(35)上且位于上板(34)与底板(36)之间套设有复位弹簧(37)，所述底板(36)上固定连接有两个驱动夹爪张开及收缩用的夹爪气缸(38)，所述两个夹爪气缸(38)分别活动连接有夹持电池用的夹爪(39)；
所述第二机械手(20)的结构与第一机械手(19)的结构相同。
4.根据权利要求1所述的锂电池注液口的自动化密封焊接设备，其特征在于，所述旋转进出料机构(12)的旋转角度为±180°。
5.根据权利要求1所述的锂电池注液口的自动化密封焊接设备，其特征在于，所述激光清洗机构(14)包括：竖向设于工作台上的手动升降台(40)，所述手动升降台(40)通过设于其上的第一连接板(41)连接有振镜头(42)，该振镜头(42)的外侧安装有防护罩(43)，所述防护罩(43)通过与其连通的抽烟管(44)与烟雾净化器(6)相连通，并通过烟雾净化器将激光清洗所产生的烟尘吸出。
6.根据权利要求1所述的锂电池注液口的自动化密封焊接设备，其特征在于，所述铝钉装载机构(15)包括：安装在工作台上并可沿X、Y、Z轴移动的第一运动平移台(45)，以及设于第一运动平移台(45)一侧并用于为电池注液口上铝钉的振动盘(46)，所述第一运动平移台(45)的Z轴上固定连接有用于检测电池放置的位置是否准确的第一CCD检测组件(47)，所述第一运动平移台(45)上还设有取料用的吸盘(151)。
7.根据权利要求1所述的锂电池注液口的自动化密封焊接设备，其特征在于，所述焊接机构(16)包括：安装在工作台上并可沿X、Y、Z轴移动的第二运动平移台(48)，所述第二运动平移台(48)的Z轴上安装有焊接连接板(49)，所述焊接连接板(49)分别固定连接有抽烟卡板(50)、出射头安装板(51)及相机转接板(52)，所述出射头安装板(51)上安装有激光出射头(53)，抽烟卡板(50)上固接有卡槽(54)及配合卡接在卡槽中的出风管(55)，所述激光出射头(53)上还同轴安装有防止焊接产生的粉尘飘散的同轴吸尘罩(56)，所述同轴吸尘罩(56)与出风管(55)相连通，出风管(55)则与烟雾净化器(6)相连通，并通过烟雾净化器将激光焊接所产生的烟尘吸出，所述相机转接板(52)上还连接有检测铝钉摆放位置是否准确的第二CCD检测组件(57)。
8.根据权利要求1所述的锂电池注液口的自动化密封焊接设备，其特征在于，所述不良品检测机构(17)包括：安装在所述第三机械手(22)上检测焊接质量用的第三CCD检测组件(59)，以及扫描瑕疵产品用的扫描枪(60)；
所述第三机械手(22)的结构分别与第二机械手(20)与第一机械手(19)的结构相同。
9.根据权利要求6所述的锂电池注液口的自动化密封焊接设备，其特征在于，所述工作台(2)上还分别设有用于控制激光清洗机构(14)用的激光清洗控制装置(61)，以及控制振动盘(46)用的振动盘控制器(62)，所述激光清洗控制装置(61)及振动盘控制器(62)分别与控制装置(4)电连接。
10.根据权利要求1所述的锂电池注液口的自动化密封焊接设备，其特征在于，所述机柜(1)外侧还安装有与控制装置(4)相连并用于触摸控制的触摸屏(63)。
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