CN106271077A - 新能源电极激光加工装置以及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光加工，提供一种新能源电极激光加工装置，包括底座以及激光器，于底座上设置有大溜板机构与小溜板机构，大溜板机构与小溜板机构均滑动设置于底座上，且在夹紧后调节激光器的焊接头朝向夹紧后工件的焊缝；还提供一种电极装配系统，包括上述的加工装置；还提供一种电极片加工方法，采用上述电极装配系统。本发明中，大溜板机构用于输送安装后的工件，而小溜板机构则是夹紧工件中的极片，用于形成良好的焊缝，进而可以通过激光器对其激光焊接，而焊缝可以为电极中两极片之间的连接缝，对此采用这种结构的加工装置加工电极，不但可以保证电极的加工质量，保证加工过程的安全性，而且可以批量加工，加工效率高，对应加工成本比较低。

Description

新能源电极激光加工装置以及加工方法

技术领域

本发明涉及激光加工，尤其涉及一种新能源电极激光加工装置以及加工方法。

背景技术

在提倡环保的当今社会，动力电池是新能源汽车的心脏部件，动力电池的使用寿命、安全性能以及成本无一不深刻影响着新能源电池的发展与推广。传统新能源电池的极片连接方式均采用螺钉连接式，经常出现螺钉松动导致极片接触不良甚至脱落的现象，使得电池寿命减短，同时造成极大的安全隐患，此外螺钉连接的方式成本高，效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新能源电极激光加工装置，旨在用于解决现有的电极极片采用螺钉连接，稳定性较低，成本较高的问题。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供一种新能源电极激光加工装置，包括底座以及激光器，于所述底座上设置有用于输送安装后工件的大溜板机构与夹紧所述工件焊缝的小溜板机构，所述大溜板机构与所述小溜板机构均滑动设置于所述底座上，且在夹紧后调节所述激光器的焊接头朝向夹紧后工件的焊缝。

进一步地，所述大溜板机构包括大溜板、安设于所述大溜板上的第一滑轨以及安设于所述大溜板上且用于固定所述工件的定位板，小溜板机构滑动设置于所述第一滑轨上，所述底座上设置有第二滑轨，所述大溜板滑动设置于所述第二滑轨上，且所述第一滑轨与所述第二滑轨的延伸方向相同。

进一步地，所述小溜板机构包括滑动设置于所述第一滑轨上的小溜板以及位于所述小溜板上方的压紧梁，所述压紧梁上安设有可水平夹紧所述工件的焊缝的至少一组夹紧组件。

进一步地，所述工件具有相对设置的两个焊缝，每一所述夹紧组件包括可位于两个所述焊缝之间两片压持夹片，且于两个所述压持夹片之间具有水平设置的伸缩气缸。

进一步地，所述小溜板上设置有供所述夹紧组件穿过的开口，所述小溜板机构还包括两组升降机构，所述压紧梁的两个端部分别与两个所述升降机构连接。

进一步地，所述小溜板机构还包括与两个所述升降机构一一对应的两个压紧梁缓冲机构，所述压紧梁缓冲机构靠近于对应所述升降机构处，且其一端与所述小溜板连接固定，另一端连接至所述压紧梁对应的端部。

进一步地，于所述大溜板上设置有至少一组缓冲结构，每一所述缓冲结构包括相对间隔设置的两个弹性件，所述小溜板滑动设置于两个所述弹性件之间。

进一步地，还包括激光跟踪系统，所述激光跟踪系统水平方向的拍摄投影与所述焊缝重合。

本发明实施例还提供一种电极装配系统，包括用于组装电极的电极组装装置，还包括上述的新能源电极激光加工装置，所述大溜板机构由所述电极组装装置输送组装后的电极。

本发明还实施例提供一种电极加工方法，采用上述的新能源电极激光加工装置焊接水平设置的极片与竖直设置的极片，两所述极片材料均为紫铜，厚度均不超过3mm，且两所述极片拼接形成90度角焊缝，焊缝熔深为各自所述极片厚度的2/3。

进一步地，所述激光器的焊接头入射至所述焊缝的激光束与竖直方向的角度为9-11度

本发明具有以下有益效果：

本发明的加工装置中，在底座上设置有大溜板机构与小溜板机构，大溜板机构可以将安装后的工件输送至底座的对应位置，然后采用小溜板机构将工件上的焊缝进行夹紧，然后采用激光器对夹紧后的焊接进行激光焊接，这里的焊缝主要是电极中两极片之间的连接缝，即采用这种结构的加工装置可以实现对电极中极片的焊接加工，不但使得焊接后两极片之间的稳定性高，保证加工过程的安全性，而且可以进行批量加工，进而可以使得加工安装成本大大降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的新能源电极激光加工装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电机的极片安装结构示意图；

图3为图1的新能源电极激光加工装置的底座的结构示意图；

图4为图1的新能源电极激光加工装置的大溜板机构的侧视图；

图5为图1的新能源电极激光加工装置的大溜板机构的主视图；

图6为图1的新能源电极激光加工装置的大溜板机构的俯视图；

图7为图1的新能源电极激光加工装置的小溜板机构的主视图；

图8为图1的新能源电极激光加工装置的小溜板机构的侧视图；

图9为图1的新能源电极激光加工装置的小溜板机构的俯视图；

图10为图1的新能源电极激光加工装置的激光器与激光跟踪系统的安装结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1以及图2，本发明实施例提供一种新能源电极激光加工装置，包括底座1以及激光器2，对于激光器2可以安装于底座1上，也可以单独安装固定，其主要用于激光焊接，在底座1上设置有大溜板机构3与小溜板机构4，大溜板机构3主要是用于输送安装后的工件，即将安装后的工件由组装工位输送至激光器2对应的焊接工位，其为上料结构，而小溜板机构4则主要是用于夹紧安装后工件的焊缝，使得工件待焊接两部位之间贴合比较紧密，其为定位结构，且当夹紧后可以调节激光器2的焊接头21朝向夹紧后工件的焊缝，通过焊接头21发出的激光束焊接该焊缝，另外大溜板机构3与小溜板机构4均滑动设置于底座1上，即大溜板机构3与小溜板机构4均可相对底座1滑动，进而实现两者对应的功能。本实施例中，在工件待焊接部位组装完成后，且组装工位位于底座1的其中一端，采用大溜板机构3将组装后的工件由底座1的一端移动至靠近激光器2位置，然后移动小溜板机构4，使其能够夹紧工件组装的焊缝，然后调节激光器2的焊接头21，使其朝向小溜板机构4夹紧的焊缝，进而对该焊缝进行激光焊接，焊接后的工件小溜板机构4移动解除对其的夹紧作用，大溜板机构3将其转移至下一工位，同时输送后上一组装工位组装好的另一工件。整个过程均可以自动进行，人工操作较少，不但能够使得工件焊接后两部位之间稳定性非常高，两者不会轻易脱离，能够保证加工过程的安全性，而且效率比较高，非常适用于大批量工件的安装连接，进而能够保证工件两部件之间的安装成本。对于工件可为驱动电池，在其电极中，每一部分均由水平设置的极片51与竖直设置的极片51组成，两极片51之间采用上述的加工装置焊接，相比传统的螺钉连接，不但稳定性提高，保证驱动电池的电极质量，且连接成本大大降低。

参见图1、图3-图6，优化上述实施例，细化大溜板机构3的结构，包括大溜板31、第一滑轨311以及定位板32，大溜板31可以相对底座1滑动，第一滑轨311与定位板32均位于大溜板31上，对于定位板32主要是用于安装待焊接的工件，其与大溜板31之间可拆卸连接，在定位板32上设置有与工件外形相匹配的定位块，且通过一定位气缸321配合可以实现将工件安装固定于定位板32上，将小溜板机构4滑动设置于第一滑轨311上，从而使得小溜板机构4可以相对大溜板31滑动，在底座1上设置有第二滑轨11，大溜板31滑动设置于第二滑轨11上，即大溜板31可以沿第二滑轨11相对底座1滑动，对于第一滑轨311与第二滑轨11，两者的延伸方向相同。本实施例中，在大溜板31的底部设置有与第二滑轨11配合的滑块一312，滑块一312滑动设置于第二滑轨11上，且在底座1上还设置有气缸一12以及限位结构，且气缸一12通过一气缸定位块121将其水平安装于底座1上，气缸一12的长度延伸方向与第二滑轨11的延伸方向，其活动端部与大溜板31的连接块一314连接，进而可以通过气缸一12伸缩推动大溜板31沿第二滑轨11移动，另外在大溜板31的底部还设置有撞块一313，底座1上限位结构包括相对是设置的限位块13，且当大溜板31滑动的过程中，撞块一313在两个限位块13之间移动，且限位块13的端部为弹性结构，使得撞块一313与其碰撞时，两者之间不会刚性碰撞，同时限制了大溜板31的滑动位移。在上述结构中，大溜板31可以相对底座1滑动，而小溜板机构4位于大溜板31上，且可以相对大溜板31滑动，即小溜板41也可相对底座1滑动，在焊接时，通过气缸一12控制大溜板31滑动，且当撞块一313与其中一限位块13接触时，组装后的工件安装固定至大溜板31上的定位块上，气缸一12再次控制大溜板31反向移动，撞块一313接触另一限位块13，工件靠近激光器2，此时通过控制小溜板机构4相对大溜板31移动，进而可以使得小溜板机构4夹紧工件的焊缝。

参见图6-图9，继续优化上述实施例，细化小溜板机构4包括滑动设置于第一滑轨311上的小溜板41以及位于小溜板41上方的压紧梁42，压紧梁42上安设有可水平夹紧工件焊缝的至少一组夹紧组件43。本实施例中，小溜板41与大溜板31之间的滑动结构与大溜板31与底座1之间的滑动结构相类似，小溜板41通过滑块二412滑动设置于第一滑轨311上，在大溜板31上设置有至少一组缓冲结构33，每一缓冲结构33包括相对间隔设置的两个弹性件331，小溜板41的底部设置有与各缓冲结构33对应的撞块二411，且当小溜板41相对大溜板31移动时，撞块二411在对应缓冲结构33的两个弹性件331之间移动，不但可以限制小溜板41的移动，同时避免小溜板41与大溜板31之间产生刚性碰撞，另外在大溜板31上通过另一气缸定位块341水平安装有气缸二34，气缸二34的伸缩方向与第一滑轨311的延伸方向相同，而小溜板41连接安装有连接块二413，其与气缸二34的活动端连接，通过气缸二34的伸缩可以推动小溜板41相对大溜板31滑动。而对于小溜板41上的压紧梁42，则主要是用于安装夹紧组件43，通过移动小溜板41可以使得夹紧组件43与工件的焊缝对应，进而可以通过夹紧组件43水平压紧工件的焊缝，激光器2的焊接头21由上方激光焊接焊缝。对于夹紧组件43的个数则与大溜板31上工件的安装个数对应，每一工件可以采用一夹紧组件43夹紧焊缝，即采用这种结构的加工装置可以同时对多组工件进行焊接加工，工作效率大大提高。

参见图1、图2、图6以及图7，进一步地，本发明的加工装置主要针对的是动力电池5的电极，而在动力电池5中，电池主要包括两组极片51，每一组中包括竖直设置极片51与水平设置的极片51，在组装工位中，将每组极片51中的竖直设置极片51插设于水平设置极片51的连接槽内，且两者之间形成焊缝，其中水平设置的极片51固定于动力电池5上，属于固定端，而竖直设置的极片51则属于活动端，由于两组极片51之间相对设置，则在动力电池5中电极具有两条焊缝，且两条焊缝相对设置，对应地细化夹紧组件43的结构，其包括位于对应两条焊缝之间的两片压持夹片431，且于两个压持夹片431之间则具有水平设置的伸缩气缸432。在本实施例中，正常情况下伸缩气缸432收缩，夹紧组件43的两个压持夹片431靠拢，通过调节小溜板机构4使得每一夹紧组件43的两个压持夹片431位于两条焊缝之间，此时可以控制伸缩气缸432伸展，其可以推动两个压持夹片431相互远离，进而可以分别对两条焊缝处的竖向设置极片51产生挤压力，竖向设置极片51贴靠于水平设置极片51上，此时可以控制激光器2的焊接头21对两条焊缝进行激光焊接，且在焊接结束后，伸缩气缸432回缩，带动两个压持夹片431相互靠近。对此，采用这种结构的夹紧组件43可以同时对动力电池5的两条焊缝进行夹紧，结构简单，可以提高加工效率。

参见图1、图6以及图7，进一步地，小溜板41上设置有供夹紧组件43竖向穿过的开口，小溜板机构4还包括有两组升降机构44，压紧梁42的两个端部分别与两个升降机构44连接。本实施例中，升降机均安装于小溜板41上，其可以控制压紧梁42沿竖直方向移动，进而可以带动夹紧组件43沿竖直方向移动，正常情况下各夹紧组件43处于高位，位于小溜板41的上方，可以避免夹紧组件43对小溜板41与大溜板31的移动产生干涉，且当大溜板31上安装固定有工件时，调节大溜板31与小溜板41移动，使得大溜板31上的动力电池5位于开口处，然后升降机构44控制压紧梁42下移，夹紧组件43穿过开口且位于动力电池5的两条焊缝之间，且当激光焊接结束后，伸缩气缸432回缩，两个压持夹片431靠拢，升降机构44控制压紧梁42与夹紧组件43上升回位。当然对于小溜板41的结构，还可以采用其它结构形式，比如小溜板41具有两块，两者相对设置，且两者之间采用固定连接架连接为一个整体，而上述开口对应两个小溜板41之间的区域。一般地，小溜板机构4还包括有与两个升降机构44一一对应的两个压紧梁缓冲机构45，该压紧梁缓冲机构45靠近于对应升降机构44处，且其一端与小溜板41连接固定，另一端连接至压紧梁42对应的端部，用于控制压紧梁42在上升或下降过程中的位移，避免下降过程中夹紧组件43碰撞动力电池5。

参见图1、图2以及图10，进一步地，加工装置还包括有激光跟踪系统6，其具有相机，相机水平方向的拍摄投影与焊缝重合。激光跟踪系统6安装于激光器2焊接头21的一侧，其主要是用于在焊前、焊中对动力电池5中各极片51位置进行检测，实时反馈数据使得焊接头21能通过焊接头21固定装置22及时进行微调，纠偏补偿。对于焊接头21，可以通过固定装置22以齿轮连接方式安装在一龙门架23上，且根据激光跟踪系统6反馈的极片51位置信息，可以使得焊接头21转动调整其与焊缝之间的角度。在实际加工过程中，压紧梁42上安装有三组夹紧组件43，其同时对三个动力电池5进行夹紧，对此在每一次的焊接时，激光器2对应六个焊缝，且其中三个焊缝位于同一直线上，另外三个焊缝位于另一直线上，激光器2的焊接路径分为两条，每条路径完成对压紧梁42同一侧的三条焊缝的焊接工作，焊接速度达30m/min。

参见图1，本发明实施例还提供一种电极装配系统，包括用于组装电极的电极组装装置以及上述的加工装置，大溜板机构3将电极组装装置组装的动力电池5输送至激光器2附近。本实施例中，将电极组装装置与加工装置配合使用，不但可以保证加工后电极质量，保证动力电池5的使用寿命以及安全性，而且加工效率非常高，适用于电极的大批量加工。

再次参见图1、图2以及图10，本发明实施例还提供一种电极加工方法，采用上述的加工装置焊接水平设置的极片51与竖直设置的极片51，两极片51材料均为紫铜，厚度均不超过3mm，且一般地，竖直设置极片51的厚度为1mm，而水平设置极片51的厚度为2mm，经过电极组装装置组装后，两极片51拼接形成90度焊缝，然后采用上述的加工装置焊接该焊缝，且焊接后焊缝的熔深为各自极片厚度的2/3。且在焊接的过程中，通过调节固定装置22，使得激光器2的焊接头21入射至焊缝的激光束与竖直方向之间的角度为9-11度之间，使得焊缝的焊接效果比较好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新能源电极激光加工装置，包括底座以及激光器，其特征在于：于所述底座上设置有用于输送安装后工件的大溜板机构与夹紧所述工件焊缝的小溜板机构，所述大溜板机构与所述小溜板机构均滑动设置于所述底座上，且在夹紧后调节所述激光器的焊接头朝向夹紧后工件的焊缝。

2.如权利要求1所述的新能源电极激光加工装置，其特征在于：所述大溜板机构包括大溜板、安设于所述大溜板上的第一滑轨以及安设于所述大溜板上且用于固定所述工件的定位板，小溜板机构滑动设置于所述第一滑轨上，所述底座上设置有第二滑轨，所述大溜板滑动设置于所述第二滑轨上，且所述第一滑轨与所述第二滑轨的延伸方向相同。

3.如权利要求2所述的新能源电极激光加工装置，其特征在于：所述小溜板机构包括滑动设置于所述第一滑轨上的小溜板以及位于所述小溜板上方的压紧梁，所述压紧梁上安设有可水平夹紧所述工件的焊缝的至少一组夹紧组件。

4.如权利要求3所述的新能源电极激光加工装置，其特征在于：所述工件具有相对设置的两个焊缝，每一所述夹紧组件包括可位于两个所述焊缝之间两片压持夹片，且于两个所述压持夹片之间具有水平设置的伸缩气缸。

5.如权利要求2所述的新能源电极激光加工装置，其特征在于：所述小溜板上设置有供所述夹紧组件穿过的开口，所述小溜板机构还包括两组升降机构，所述压紧梁的两个端部分别与两个所述升降机构连接。

6.如权利要求5所述的新能源电极激光加工装置，其特征在于：所述小溜板机构还包括与两个所述升降机构一一对应的两个压紧梁缓冲机构，所述压紧梁缓冲机构靠近于对应所述升降机构处，且其一端与所述小溜板连接固定，另一端连接至所述压紧梁对应的端部。

7.如权利要求2所述的新能源电极激光加工装置，其特征在于：于所述大溜板上设置有至少一组缓冲结构，每一所述缓冲结构包括相对间隔设置的两个弹性件，所述小溜板滑动设置于两个所述弹性件之间。

8.一种电极装配系统，包括用于组装电极的电极组装装置，其特征在于：还包括如权利要求1-7任一项所述的新能源电极激光加工装置，所述大溜板机构由所述电极组装装置输送组装后的电极。

9.一种电极加工方法，其特征在于：采用如权利要求1-8任一项所述的新能源电极激光加工装置焊接水平设置的极片与竖直设置的极片，两所述极片材料均为紫铜，厚度均不超过3mm，且两所述极片拼接形成90度角焊缝，焊缝熔深为各自所述极片厚度的2/3。

10.如权利要求9所述的电极加工方法，其特征在于：所述激光器的焊接头入射至所述焊缝的激光束与竖直方向的角度为9-11度。