CN106392404B - 电池模组焊接夹具及电池模组焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池模组焊接夹具及电池模组焊接装置。所述电池模组焊接夹具包括：行走机构，架设于工作台上；以及下压组件，固定于所述行走机构，用于在所述行走机构将所述下压组件移动到焊接位置时，所述下压组件下压所述工作台上的电池模组。本发明所述下压组件下压所述工作台上的电池模组，实现所述下压组件在焊接位置处完成单点压紧所述电池模组的操作，针对不同结构产品不需要更换夹具，解决了不同结构的模组需要不同结构夹具压紧而造成的高成本的技术问题，提高了焊接效率。

Description

电池模组焊接夹具及电池模组焊接装置

技术领域

本发明涉及焊接自动化技术领域，具体地，涉及一种电池模组焊接夹具及电池模组焊接装置。

背景技术

传统焊接夹具是根据模组尺寸确定夹具结构以及压装方式，每种模组只能用一种夹具，并且生产线要求生产效率，一条线会根据生产节拍做很多固定夹具，并且固定夹具的压紧位置不会因为焊接位置做出改变。这样来，不同结构产品要采用不同结构夹具压紧，产品生产完成后，对应的夹具也随之成为废品，成本很高。同时，产品焊接前安装夹具和焊后拆卸夹具所需要的时间会很长，影响产品生产效率。

激光焊接属于高精密焊接，所以焊接位置以及夹具压紧位置都要求位置偏差不超过0.5mm(根据产品设计确定)。如果压紧位置不对，激光焊接就会对夹具产生不可修复的破坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池模组焊接夹具及电池模组焊接装置，用以解决不同结构的模组需要不同结构夹具压紧而造成的高成本的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种电池模组焊接夹具，包括：

行走机构，架设于工作台上；以及

下压组件，固定于所述行走机构，用于在所述行走机构将所述下压组件移动到焊接位置时，所述下压组件下压所述工作台上的电池模组。

可选地，

所述行走机构包括：

第一导轨，并行架设于工作台上；

跨设于两个所述第一导轨的第一行走轴，具有分别滑设于两个所述第一导轨的两个滑设端；

第二导轨，铺设于所述第一行走轴上；以及

第二行走轴，滑设于所述第二导轨上，所述下压组件固定于所述第二行走轴的第一侧部。

可选地，所述第一行走轴垂直于所述第一导轨，所述第二导轨平行于所述第一行走轴，所述第二行走轴平行于所述第二导轨。

可选地，所述下压组件包括：

高度调节板，固定于所述第一侧部；

下压气缸，固定于所述高度调节板；以及

压头，连接于所述下压气缸的驱动端。

可选地，所述高度调节板包括：

固定于所述第一侧部的固定板；以及

活动板，所述固定板和所述活动板在高度方向上均间隔设有螺栓孔，所述下压气缸通过螺栓固定于所述调节板和所述活动板。

可选地，所述下压组件还包括：

直线导轨，铺设于所述活动板；以及

绝缘块，连接于所述下压气缸且滑设于所述直线导轨，所述绝缘块底部固定有所述压头；当所述下压气缸下压时，所述绝缘块带动所述压头压紧所述电池模组。

可选地，所述压头包括：

压头固定板，固定于所述绝缘块底部；以及

金属压头，固定于所述压头固定板。

另一方面，本发明还提供了一种电池模组焊接装置，包括：

上述的电池模组焊接夹具；

固定于所述行走机构的移动机构；

焊接头，固定于所述移动机构；

控制器，用于控制所述行走机构和所述移动机构将所述焊接头移动到预设焊接坐标；

定位机构，设于所述焊接头，用于在所述焊接头移动到预设焊接坐标时，定位所述电池模组的实际焊接坐标；

所述控制器还用于控制所述行走机构和所述移动机构将所述下压组件和所述焊接头移动到所述实际焊接坐标，并使所述下压组件下压所述工作台上的电池模组，在所述下压组件压紧所述电池模组时，控制所述焊接头焊接所述电池模组。

可选地，所述定位机构包括：

视觉设备，设于所述焊接头上，用于对所述电池模组内的铝排拍照以确定所述实际焊接坐标。

可选地，

所述移动机构包括：

第三导轨，平行铺设于所述行走机构；

第三行走轴，与所述第三导轨平行，且滑设于所述第三导轨上；

第四导轨，与所述第三行走轴呈一夹角，铺设于所述第三行走轴上；以及

第四行走轴，与所述第四导轨平行，且滑设于所述第四导轨上；所述焊接头连接于所述第四行走轴。

可选地，还包括：

焊接台，固定于所述第四行走轴；以及

高度调整机构，固定于所述焊接台，设有所述焊接头，用于调整所述焊接头的高度。

可选地，所述高度调整机构包括：

第五导轨，铺设于所述焊接台上，并朝向于所述工作台；以及

第五行走轴，与所述第五导轨平行，且滑设于所述第五导轨上；所述焊接头固定于所述第五行走轴。

可选地，还包括：

测高设备，设于所述焊接头上，用于测量所述电池模组内的电芯与所述焊接头之间的焊接高度；

所述控制器用于根据所述焊接高度，控制所述高度调整机构调整所述焊接头的高度。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过所述行走机构的移动，带动所述下压组件移动到焊接位置，进而所述下压组件下压所述工作台上的电池模组，实现所述下压组件在焊接位置处完成单点压紧所述电池模组的操作，针对不同结构产品不需要更换夹具，解决了不同结构的模组需要不同结构夹具压紧而造成的高成本的技术问题，提高了焊接效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种电池模组焊接夹具的结构示意图。

图2是图1中下压组件和焊接台的放大示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种电池模组焊接夹具的俯视图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种电池模组焊接夹具的前视图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种电池模组焊接夹具的侧视图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电池模组焊接夹具的结构示意图，图3是根据一示例性实施例示出的一种电池模组焊接夹具的俯视图。如图1和图3所示，一种电池模组焊接夹具，包括架设于工作台上的行走机构以及下压组件14。所述行走机构包括第一导轨11、第一行走轴12、第二导轨13、以及第二行走轴15。

所述第一导轨11的数量为多个。图1和图3中所示的所述第一导轨11的数量为两个。如图1和图3所示，两个所述第一导轨11并行架设于工作台上。例如，两个所述第一导轨11可以通过支架架设于工作台上，且两个所述第一导轨11在y轴方向上相互平行。所述工作台上用于放置需要焊接的电池模组。

请参照图3和图4，图4是根据一示例性实施例示出的一种电池模组焊接夹具的前视图。所述第一行走轴12跨设于两个所述第一导轨11，具有分别滑设于两个所述第一导轨11的两个滑设端。所述第一行走轴12通过两个所述滑设端能够沿着所述第一导轨11所在的方向滑动。其中，所述第一行走轴12可以垂直于所述第一导轨11，即所述第一行走轴12平行于x轴，且能在y轴方向上滑动。

如图1、图3和图5所示，图5是根据一示例性实施例示出的一种电池模组焊接夹具的侧视图。所述第二导轨13固定铺设于所述第一行走轴12上，且所述第二导轨13平行于所述第一行走轴12。当所述第一行走轴12沿着所述第一导轨11所在的方向前后滑动时，所述第二导轨13被所述第一行走轴12带着移动，且所述第二导轨13运动方向与所述第一行走轴12一致。即所述第一行走轴12在y轴方向上滑动时，所述第二导轨13随着所述第一行走轴12在y轴方向上滑动。

如图1和图5所示，所述第二行走轴15平行于所述第二导轨13，且所述第二行走轴15能够在所述第二导轨13上滑动。即所述第二行走轴15能够在x轴方向上滑动。

所述下压组件14固定于所述第二行走轴15的第一侧部，当电池模组放置于所述工作台上时，所述第一行走轴12与所述第二行走轴15分别通过在所述第一导轨11和所述第二导轨13上的滑动，以实现所述下压组件14在不同的两个方向上的调节，进而在焊接位置处下压所述工作台上的电池模组。

如图1和图2所示，所述下压组件14包括：高度调节板，固定于所述第一侧部；下压气缸143，固定于所述高度调节板；以及压头，连接于所述下压气缸143的驱动端。将所述下压组件14调节到焊接位置时，所述下压气缸143的驱动端带动所述压头下压，保证电池模组中铝排在焊接过程中不会有位置的变化，以及将铝排和电芯贴合紧密，保证焊接质量。

其中，如图2和图5所示，所述高度调节板包括：固定于所述第一侧部的固定板141；以及活动板142，所述固定板141和所述活动板142在高度方向上均间隔设有螺栓孔，所述下压气缸143通过螺栓固定于所述调节板和所述活动板142。

为了防止下压气缸143的驱动端下压到极限位置时，所述压头与所述电池模组之间仍然存在间隙，不能压紧所述电池模组，可以调节所述下压气缸143在高度方向上的固定位置，使得所述压头在所述下压气缸143的下压行程内，能够压紧所述电池模组。如图2和图5所示，拧开固定所述下压气缸143的螺栓，调整所述活动板142与所述固定板141的相对位置，再将所述下压气缸143固定于所述固定板141和所述活动板142相交的位置处，接着，拧紧螺栓，完成所述下压气缸143在高度方向上位置的调节。

如图2和图5所示，所述下压组件14还包括：直线导轨146，铺设于所述活动板142；绝缘块147连接于所述下压气缸143且滑设于所述直线导轨146，所述绝缘块147底部固定有所述压头；当所述下压气缸143下压时，所述绝缘块147带动所述压头压紧所述电池模组。

如图2和图5所示，所述压头包括：压头固定板144，固定于所述绝缘块147底部；以及金属压头145，固定于所述压头固定板144。所述金属压头145可以为铜压头。

本发明通过所述第一行走轴12与所述第二行走轴15的移动，以实现所述下压组件14在不同的两个方向上的调节，进而在焊接位置处完成单点压紧所述电池模组的操作，针对不同结构产品不需要更换夹具，解决了不同结构的模组需要不同结构夹具压紧而造成的高成本的技术问题，提高了焊接效率。

另一方面，如图1和图2所示，本发明还提供了一种电池模组焊接装置，包括上述的电池模组焊接夹具、移动机构、焊接头21、控制器、焊接台20以及定位机构。

如图1和图2所示，其中，所述焊接台20设于所述第二行走轴15的所述第一侧部。所述焊接头21固定于所述焊接台20；当所述下压组件14压紧所述电池模组时，所述焊接头21用于焊接所述电池模组。

如图1和图2所示，为了进一步地实现所述焊接头21的精确定位，所述移动机构包括第三导轨22、第三行走轴23、第四导轨24、以及第四行走轴25。

如图1和图2所示，所述第三导轨22平行铺设于所述行走机构的所述第二行走轴15上，即所述第三导轨22沿着x轴方向固定铺设于所述第二行走轴15上。当所述第二行走轴15在x轴方向上滑动时，所述第三导轨22也随着所述第二行走轴15在x轴方向上滑动。如图2所示，所述第三行走轴23与所述第三导轨22平行，且滑设于所述第三导轨22上，即所述第三行走轴23能够在x轴方向上滑动。

如图1和图2所示，所述第四导轨24固定铺设于所述第三行走轴23上，即所述第三行走轴23能够带动着所述第四导轨24移动。所述第四导轨24与所述第三行走轴23呈一大于0°的夹角。可选地，所述夹角为90°，即所述第四导轨24垂直于所述第三行走轴23。所述第四行走轴25与所述第四导轨24平行，且滑设于所述第四导轨24上，即所述第四行走轴25能够在y轴方向上滑动。

所述焊接台20连接于所述第四行走轴25，当所述第一行走轴12与所述第二行走轴15带动到下压组件14到达焊接位置处，并下压所述电池模组后，所述第三行走轴23和所述第四行走轴25能够微调所述焊接头21的位置，进一步提高了焊接的精密度。

当所述焊接头21为激光焊接头时，由于电池模组内电芯高度会不同，激光焊接需要在激光焦点处能量焊接质量才能保证，电芯高度会影响焦点的高度，为了在高度方向上调节所述焊接头21的位置，如图1和图2所示，所述电池模组焊接装置还包括固定于所述焊接台20的高度调整机构，所述高度调整机构设有所述焊接头21，用于调整所述焊接头21的高度。

如图1和图2所示，所述高度调整机构包括第五导轨26和第五行走轴。所述第五导轨26固定铺设于所述焊接台20上，并朝向于所述工作台，即所述第五导轨26沿着z轴方向铺设于所述焊接台20。所述第五行走轴与所述第五导轨26平行，且滑设于所述第五导轨26上，所述焊接头21固定于所述第五行走轴。即所述第五行走轴能够在z轴方向上上下滑动，并且能够带动所述焊接头21在z轴方向上上下滑动，进而在高度方向上完成对所述焊接头21的位置的调节。

为了实现自动化焊接电池模组，所述控制器用于控制所述行走机构和所述移动机构将所述焊接头移动到预设焊接坐标，所述预设焊接坐标可以是作业人员预先输入到所述控制器的数据，也可以是作业人员将所述预设焊接坐标输入到输入装置中，所述控制器从所述输入装置读取所述预设焊接坐标。所述控制器获取所述预设焊接坐标后，控制所述行走机构和所述移动机构将所述焊接头移动到预设焊接坐标。

将所述电池模组放置于所述工作台上后，所述电池模组的实际焊接坐标与所述预设焊接坐标有可能存在差异，因此，在所述焊接头上设置所述定位机构。所述定位机构用于在所述焊接头移动到预设焊接坐标时，定位所述电池模组的实际焊接坐标。在所述定位机构定位到的所述实际焊接坐标后，所述控制器还用于控制所述行走机构和所述移动机构将所述下压组件和所述焊接头移动到所述实际焊接坐标，并使所述下压组件下压所述工作台上的电池模组，在所述下压组件压紧所述电池模组时，控制所述焊接头焊接所述电池模组。

可选地，所述定位机构包括：视觉设备，设于所述焊接头21上，用于对所述电池模组内的铝排拍照以确定所述实际焊接坐标。由于所述铝排上的特征点能够辅助确定所述电池模组的所述实际焊接坐标，当所述控制器控制所述视觉设备对所述铝排拍照后，所述视觉设备通过识别拍摄图像中所述铝排上的特征点，进而确定所述实际焊接坐标，并将所述实际焊接坐标发送给所述控制器。所述控制器在接收到所述视觉设备发送的所述实际焊接坐标后，首先，控制所述行走机构和所述移动机构将所述下压组件14和所述焊接头移动到所述实际焊接坐标；接着，控制所述下压组件14下压所述工作台上的电池模组；然后，控制所述焊接头21焊接所述电池模组。

进一步地，所述电池模组焊接装置还包括设于所述焊接头21上的测高设备，用于测量所述电池模组内的电芯与所述焊接头21之间的焊接高度。所述测高设备可以是光电测距仪(比如激光测距)，也可以是光电测距仪。所述测高设备可以是在所述下压组件压紧所述电池模组时，接受所述控制器的控制，测量所述电芯与所述焊接头21之间的焊接高度，并把所述焊接高度数据发送给所述控制器，所述控制器根据所述焊接高度，控制所述高度调整机构调整所述焊接头21的高度，解决了下压组件14压紧后导致焊接高度发生变化，而使得激光焊接头的焊接焦点不在实际焊接坐标上的问题。

以下以激光焊接头为例对所述电池模组焊接装置的运行方式作一简单描述：

首先，需要将被焊接的所述电池模组上的连接排位置坐标输入到程序中，每一个被焊连接排都对应一个坐标位置，同种电池模组只需要输入第一个模组焊接位置坐标(即预设焊接坐标)即可；

接着，所述电池模组由产线传送到焊接工位，定位气缸将所述电池模组顶起，该步骤主要是起到定位作用，保证所有电池模组都定位在相同位置，保证所述电池模组的重复定位精度。

然后，定位气缸顶起同时会给所述控制器一个焊接信号，所述控制器收到焊接信号后，所述控制器控制所述第一行走轴12和所述第二行走轴15带动所述下压组件14到所述预设焊接坐标处；

接着，所述控制器控制所述测高设备进行测高，比如控制激光测距仪发射激光测高，测高后，所述控制器控制所述第一行走轴12和所述第二行走轴15带动激光焊接头上的视觉设备运动到所述预设焊接坐标处，并控制所述视觉设备对铝排进行拍照；拍照后，所述视觉设备通过识别拍摄图像中所述铝排上的特征点，进而确定所述实际焊接坐标，并将所述实际焊接坐标发送给所述控制器。所述预设焊接坐标与所述实际焊接坐标如果有偏差，所述控制器控制会根据所述实际焊接坐标自动调节所述行走机构和所述移动机构，不会因为每个模组的装配位置偏差引起焊接位置偏差，这样就能保证每次焊接位置的准确性，提高产品合格率；

然后，视觉定位完成后，所述控制器控制所述第二行走轴15带动所述下压组件14移动到焊接位置，并控制下压气缸143下压以使压头压紧所述电池模组，保证铝排在焊接过程中不会有位置的变化，以及将铝排和电芯贴合紧密，保证焊接质量；

接着，下压气缸143下压后，所述控制器控制所述第三行走轴23和所述第四行走轴25带动测高设备进行二次测高(下压气缸143压紧后会使所述电芯到所述激光焊接头21之间的距离发生变化)，以使所述第五行走轴带动所述激光焊接头到一合适的高度；

然后，二次测高完成后，所述控制器控制所述第三行走轴23和所述第四行走轴25根据所述实际焊接坐标，进行位置修正，即带动激光焊接头到铝排的焊接区域按照预定的焊接轨迹进行焊接，焊接完成后，下压气缸143抬起，完成一个焊接系统循环；

接着，下压气缸143抬起后，所述第一行走轴12和所述第二行走轴15带动测高设备运动到焊接模组程序的第二个焊接坐标位置进行位置测高，测高后，下压带动视觉设备进行焊接位置拍照定位，即重复第一个焊接系统循环动作，直到将电池模组上预先编号的坐标点位置全部焊接完成。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过所述行走机构的移动，带动所述下压组件移动到焊接位置，进而所述下压组件下压所述工作台上的电池模组，实现所述下压组件在焊接位置处完成单点压紧所述电池模组的操作，针对不同结构产品不需要更换夹具，解决了不同结构的模组需要不同结构夹具压紧而造成的高成本的技术问题，提高了焊接效率。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所发明的内容。

Claims (9)

1.一种电池模组焊接夹具，其特征在于，包括：

行走机构，架设于工作台上；以及

下压组件，固定于所述行走机构，用于在所述行走机构将所述下压组件移动到焊接位置时，所述下压组件下压所述工作台上的电池模组；

其中，所述行走机构包括：

第一导轨，并行架设于工作台上；

跨设于两个所述第一导轨的第一行走轴，具有分别滑设于两个所述第一导轨的两个滑设端；

第二导轨，铺设于所述第一行走轴上；以及

第二行走轴，滑设于所述第二导轨上，所述下压组件固定于所述第二行走轴的第一侧部；

所述下压组件包括：

高度调节板，固定于所述第一侧部；所述高度调节板包括固定于所述第一侧部的固定板以及活动板，所述固定板和所述活动板在高度方向上均间隔设有螺栓孔；

下压气缸，固定于所述高度调节板，所述下压气缸通过螺栓固定于所述活动板；

压头，连接于所述下压气缸的驱动端；

直线导轨，铺设于所述活动板；以及

绝缘块，连接于所述下压气缸且滑设于所述直线导轨，所述绝缘块底部固定有所述压头；当所述下压气缸下压时，所述绝缘块带动所述压头压紧所述电池模组。

2.根据权利要求1所述的电池模组焊接夹具，其特征在于，所述第一行走轴垂直于所述第一导轨，所述第二导轨平行于所述第一行走轴，所述第二行走轴平行于所述第二导轨。

3.根据权利要求1所述的电池模组焊接夹具，其特征在于，所述压头包括：

压头固定板，固定于所述绝缘块底部；以及

金属压头，固定于所述压头固定板。

4.一种电池模组焊接装置，其特征在于，包括：

权利要求1至3中任一项所述的电池模组焊接夹具；

固定于所述行走机构的移动机构；

焊接头，固定于所述移动机构；

控制器，用于控制所述行走机构和所述移动机构将所述焊接头移动到预设焊接坐标；

定位机构，设于所述焊接头，用于在所述焊接头移动到预设焊接坐标时，定位所述电池模组的实际焊接坐标；

所述控制器还用于控制所述行走机构和所述移动机构将所述下压组件和所述焊接头移动到所述实际焊接坐标，并使所述下压组件下压所述工作台上的电池模组，在所述下压组件压紧所述电池模组时，控制所述焊接头焊接所述电池模组。

5.根据权利要求4所述的电池模组焊接装置，其特征在于，所述定位机构包括：

视觉设备，设于所述焊接头上，用于对所述电池模组内的铝排拍照以确定所述实际焊接坐标。

6.根据权利要求4所述的电池模组焊接装置，其特征在于，所述移动机构包括：

第三导轨，平行铺设于所述行走机构；

第三行走轴，与所述第三导轨平行，且滑设于所述第三导轨上；

第四导轨，与所述第三行走轴呈一夹角，铺设于所述第三行走轴上；以及

第四行走轴，与所述第四导轨平行，且滑设于所述第四导轨上；所述焊接头连接于所述第四行走轴。

7.根据权利要求6所述的电池模组焊接装置，其特征在于，还包括：

焊接台，固定于所述第四行走轴；以及

高度调整机构，固定于所述焊接台，设有所述焊接头，用于调整所述焊接头的高度。

8.根据权利要求7所述的电池模组焊接装置，其特征在于，所述高度调整机构包括：

第五导轨，铺设于所述焊接台上，并朝向于所述工作台；以及

第五行走轴，与所述第五导轨平行，且滑设于所述第五导轨上；所述焊接头固定于所述第五行走轴。

9.根据权利要求7所述的电池模组焊接装置，其特征在于，还包括：

测高设备，设于所述焊接头上，用于测量所述电池模组内的电芯与所述焊接头之间的焊接高度；

所述控制器用于根据所述焊接高度，控制所述高度调整机构调整所述焊接头的高度。