CN110340519A - 一种锂电池模组电芯连接片焊接设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种锂电池模组电芯连接片焊接设备，包括底座，所述底座上设置有电芯模组输送机构、视觉定位机构、焊接压装机构以及焊接机构；本设备可以对锂电池模组进行电芯连接片焊接，从产品输送、定位再到产品焊接，都为自动化作业，工作效率高，同时焊接精准、高效，焊接过程安全可靠，有效地提高产品的质量，降低产品的不良率，此设备配合锂电池生产工艺而生，促进新能源发展，是实现锂电池自动化生产重要环节。
Description
技术领域
本发明涉及方壳动力电池自动化设备技术领域，尤其涉及一种锂电池模组电芯连接片焊接设备。
背景技术
由于人类对可持续能源和清洁能源的不断追求，传统石化能源已经不能满足人们的需求。新能源电池作为一种清洁的能源，具有高效、洁净、安全、可靠等优点，已成为当今能源开发热点。
随着新能源汽车快速发展，方壳电芯作为最常用的新能源汽车动力模块，被广泛运用与各种新能源电动汽车动力电池模组当中
电池模组都会涉及到电芯之间连接工艺，多数通过焊接工艺实现，要求焊接牢固，稳定可靠，安全高效。
因此，有必要设计一种锂电池模组电芯连接片焊接设备，此设备在焊接牢固可靠同时，还具有高效、稳定、安全等特点，实现焊接工艺自动生产。
发明内容
为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种锂电池模组电芯连接片焊接设备。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种锂电池模组电芯连接片焊接设备，包括底座，所述底座上设置有电芯模组输送机构、视觉定位机构、焊接压装机构以及焊接机构；
所述电芯模组输送机构包括支撑座，所述支撑座上设置有平行直线轨道，所述平行直线轨道上可移动地设置有治具，所述治具上开设有定位槽，所述定位槽内放置电池模组产品，所述支撑座上还设置有滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构的丝杆连接电机，所述丝杆上的螺母固定在所述治具的底部；
所述视觉定位机构包括第一门型支撑架，所述第一门型支撑架的两根立柱固定在所述底座上，所述第一支撑架上设置有相机和光源，所述相机和所述光源通过所述第一门型支撑架悬空设置在所述治具的上方；
所述焊接压装机构包括压板，所述压板中间部分为焊接区域，所述焊接区域开设有若干个焊接圆孔，所述焊接圆孔的数量和位置都与所述电池模组产品上的电芯连接片的数量和位置相对应；所述压板底部设置有升降装置，所述升降装置包括升降气缸，所述升降气缸一共有四个，分别设置在所述压板的四个角上，同时在每个所述升降气缸的左右两侧都对应设置有导向轴，所述导向轴和所述压板通过轴承连接，所述导向轴的另一端固定在所述轴支撑底板上；
所述焊接机构包括第二门型支撑架和第三门型支撑架，所述第二门型支撑架和所述第三门型支撑架分别位于所述焊接压装机构的左右两侧，所述第二门型支撑架和所述第三门型支撑架分别设置有互相平行的第一轨道和第二轨道，在所述第一轨道和第二轨道的中间可移动地设置有横梁，所述横梁上设置有第三轨道，所述第三轨道上可移动地设置有平移板，所述平移板上设置有激光电焊机，所述激光点焊机连接气缸，同时所述激光点焊机的焊接头位于所述压板的上方。
优选的，所述定位槽上方设置有限位杆，所述定位槽内设置有光电传感器。
优选的，所述视觉定位机构还包括拍摄位置调整装置；所述拍摄位置调整装置包括设置在所述第一门型支撑架上的两根角度调节杆，所述角度调节杆上设置有圆弧槽，所述第一门型支撑架上设置有第一限位块，所述第一限位块卡设在所述圆弧孔内；同时在两根所述角度调节杆的中间设置有两根左右平移杆，所述左右平移杆上设置有第一长条孔内，所述角度调节杆上设置有第二限位块，所述第二限位块卡设在所述第一长条孔内；所述左右平移杆上设置有带直角折弯的连接板，所述连接板的一侧板面固定在所述左右平移杆上，所述连接板的另一侧板面开设有第二长条孔，所述相机和所述光源安装在上下平移板上，所述上下平移板上设置有第三限位块，所述第三限位块卡设在所述第二长条孔内。
优选的，所述第一门型支撑架上还设置有钣金机罩，整个所述拍摄位置调整装置、所述相机和所述光源都设置在所述钣金机罩内部。
优选的，所述压板上均匀设置有若干个弹性组件，所述弹性组件位于靠近所述焊接圆孔的位置。
优选的，所述焊接机构还包括吸尘管道，所述吸尘管道的管口靠近所述激光点焊机的焊接头。
优选的，所述底座上设置有水平调节机构，所述水平调节机构包括调整螺栓、锁紧螺母以及焊接底板，所述焊接底板设置在所述底座的两侧，所述底座和所述焊接底板通过所述调整螺栓连接，所述锁紧螺母设置在所述调整螺栓内部。
优选的，设备整体还包括焊接防护房，所述视觉定位机构、所述焊接压装机构以及所述焊接机构都设置在所述焊接防护房内部。
针对上述方案的结构特征，解释如下：
本发明设计的一种锂电池模组电芯连接片焊接设备其主要的工作流程分为四步：
第一步：通过电芯模组输送机构进行产品输送，首先将电池模组产品放置在电芯模组输送机构的治具上，治具开设有定位槽，用于对产品进行定位固定，然后治具带着产品在支撑座上设置的平行直线轨道上移动，治具移动的驱动力主要由电机提供，而电机通过滚珠丝杠结构作为传动部件（滚珠丝杠属于本领域常见的结构，为公开技术，所以在本说明书不再对其原理做具体的解释）；同时，治具和电池模组产品在直线轨道上移动时，先经过视觉定位机构，最后达到焊接压装机构所在的位置。
第二步：通过视觉定位机构对治具上的电池模组产品进行精确的定位，视觉定位机构的主要作用是判断识别电池模组产品的位置，便于对后面的激光焊接器工作，引导焊接器的焊接头在指定的位置进行焊接；原理为：当治具带着电池模组产品移动到相机的正下方时，通过光源的照射，相机能对电池模组产品排出高清的照片，然后传递到设备的主控器进行精确的分析，对焊接位置进行判断，然后主控制器将分析后处理指令发送给焊接机构。
第三步：通过焊接压装机构对电池模组产品进行下压固定，为焊接做好准备工作；原理为：治具带着电池模组产品再经过视觉定位机构拍照定位后移动到焊接压装机构，此时压装机构的压板在电池模组产品的正上方，然后升降气缸带着压板下降压住电池模组，压板上的焊接圆孔和电池模组上需要焊接的电芯连接片上下对应，焊接圆孔可以限定激光焊接器再电池模组指定的位置进行焊接，防止损坏电池模组的其他部位。
第四步：通过焊接机构完成最后的焊接工作；原理为：激光焊接器连接了第一轨道、第二轨道、第三轨道以及气缸组成的三轴传动装置，通过三轴传动装置可以实现激光焊接器的焊接头在空间上实现三维移动，进行多种路径的焊接，满足不同焊接质量与路径的要求；焊接机构和视觉定位机构的配合为此设备的核心技术，通过视觉定位机构的相机拍照对电池模组产品的位置以及焊点的精确分析，然后主控制器发送相应的指令给三轴传动装置，两者结合，实现高效精准的焊接，兼容多种模组的焊接，有效的实现设备的自动化。
定位槽上的限位杆可以限制电池模组产品在槽内的位置，防止在输送过程中，产品从槽内脱离，而定位槽内的光电传感器可以感应槽内是否有电池模组产品存在，如果没有，则设备会停止工作。
视觉定位机构上设置的拍摄位置调整装置，通过结构上的设计可以使光源和相机进行角度、上下位置、前后位置以及左右位置的调节。
钣金机罩可以防止焊接生成的焊渣灰尘等对设备造成损坏。
设置在焊接圆孔周围的弹性的组件可以充分保持机构与模组贴合，固定焊接片与模组电芯的位置，保证焊接质量。
吸尘管道的作用是吸取在焊接过程中产生的烟雾灰尘，保持焊接过程中的清洁。
在设备调机以及工作的时候，要保证工作面为水平状态，所以在底座上设置记忆通用标准螺栓和锁紧螺母配合，先调节调节螺栓使焊接件面水平，然后通过锁紧螺母固定，使整个底座保持水平状态。
接防护房是焊接工位与外部隔离防护装置，防护房人工进出只有一个门，带有安全防护锁，保证在人无意进入房间时设备是停止状态。
本发明的有益效果为：本设备可以对锂电池模组进行电芯连接片焊接，从产品输送、定位再到产品焊接，都为自动化作业，工作效率高，同时焊接精准、高效，焊接过程安全可靠，有效地提高产品的质量，降低产品的不良率，工位布置合理，工作逻辑顺序明朗，机构精巧，焊接安全，质量可靠，效率高，可以兼容多种模组，实现工艺自动化，此设备配合锂电池生产工艺而生，促进新能源发展，是实现锂电池自动化生产重要环节。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为底座整体结构示意图。
图3为底座局部结构示意图。
图4为电芯模组输送机构整体结构示意图。
图5为视觉定位机构整体结构示意图。
图6为视觉定位机构局部机构示意图。
图7为焊接压装机构整体结构示意图。
图8为焊接压装机构局部结构示意图。
图9为焊接机构整体结构示意图。
以上附图中，
底座1、焊接底板11、锁紧螺母12、调整螺栓13；
电芯模组输送机构2、平行直线轨道22、治具23、定位槽24、滚珠丝杠机构25、电机26、光电传感器27、限位杆28；
视觉定位机构3、第一门型支撑架31、相机32、光源33、角度调节杆34、圆弧槽35、第一限位块36、两根左右平移杆37、第一长条孔38、第二限位块39、连接板310、第二长条孔311、第三限位块312、上下平移板上313、钣金机罩314；
焊接压装机构4、压板41、焊接区域42、焊接圆孔43、升降气缸44、导向轴45、轴承46、支撑底板47、弹性组件48；
焊接机构5、第二门型支撑架51、第三门型支撑架52、第一轨道53、第二轨道54、横梁55、第三轨道56、平移板57、激光电焊机58、气缸59、吸尘管道510。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1~图9。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例：如图1 所示，一种锂电池模组电芯连接片焊接设备，其特征在于：包括底座1，底座1上设置有电芯模组输送机构2、视觉定位机构3、焊接压装机构4以及焊接机构5；如图4所示，电芯模组输送机构2包括支撑座，支撑座上设置有平行直线轨道22，平行直线轨道22上可移动地设置有治具23，治具23上开设有定位槽24，定位槽24内放置电池模组产品，支撑座上还设置有滚珠丝杠机构25，滚珠丝杠机构25的丝杆连接电机26，丝杆上的螺母固定在治具23的底部；如图5所示，视觉定位机构3包括第一门型支撑架31，第一门型支撑架31的两根立柱固定在底座1上，第一支撑架上设置有相机32和光源33，相机32和光源33通过第一门型支撑架31悬空设置在治具23的上方；如图7和图8所示，焊接压装机构4包括压板41，压板41中间部分为焊接区域42，焊接区域42开设有若干个焊接圆孔43，焊接圆孔43的数量和位置都与电池模组产品上的电芯连接片的数量和位置相对应；压板41底部设置有升降装置，升降装置包括升降气缸44，升降气缸44一共有四个，分别设置在压板41的四个角上，同时在每个升降气缸44的左右两侧都对应设置有导向轴45，导向轴45和压板41通过轴承46连接，导向轴45的另一端固定在轴支撑底板47上；如图9所示，焊接机构5包括第二门型支撑架51和第三门型支撑架52，第二门型支撑架51和第三门型支撑架52分别位于焊接压装机构4的左右两侧，第二门型支撑架51和第三门型支撑架52分别设置有互相平行的第一轨道53和第二轨道54，在第一轨道53和第二轨道54的中间可移动地设置有横梁55，横梁55上设置有第三轨道56，第三轨道56上可移动地设置有平移板57，平移板57上设置有激光电焊机58，激光点焊机连接气缸59，同时激光点焊机的焊接头位于压板41的上方。
结合上述的结构特征，本设备的工作流程具体为：第一步；通过电芯模组输送机构2进行产品输送，首先将电池模组产品放置在电芯模组输送机构2的治具23上，治具23开设有定位槽24，用于对产品进行定位固定，然后治具23带着产品在支撑座上设置的平行直线轨道22上移动，治具23移动的驱动力主要由电机26提供，而电机26通过滚珠丝杠结构作为传动部件（滚珠丝杠属于本领域常见的结构，为公开技术，所以在本说明书不再对其原理做具体的解释）；同时，治具23和电池模组产品在直线轨道上移动时，先经过视觉定位机构3，最后达到焊接压装机构4所在的位置；第二步：通过视觉定位机构3对治具23上的电池模组产品进行精确的定位，视觉定位机构3的主要作用是判断识别电池模组产品的位置，便于对后面的激光焊接器工作，引导焊接器的焊接头在指定的位置进行焊接；原理为：当治具23带着电池模组产品移动到相机32的正下方时，通过光源33的照射，相机32能对电池模组产品排出高清的照片，然后传递到设备的主控器进行精确的分析，对焊接位置进行判断，然后主控制器将分析后处理指令发送给焊接机构5；第三步：通过焊接压装机构4对电池模组产品进行下压固定，为焊接做好准备工作；原理为：治具23带着电池模组产品再经过视觉定位机构3拍照定位后移动到焊接压装机构4，此时压装机构的压板41在电池模组产品的正上方，然后升降气缸44带着压板41下降压住电池模组，压板41上的焊接圆孔43和电池模组上需要焊接的电芯连接片上下对应，焊接圆孔43可以限定激光焊接器再电池模组指定的位置进行焊接，防止损坏电池模组的其他部位；第四步：通过焊接机构5完成最后的焊接工作；原理为：激光焊接器连接了第一轨道53、第二轨道54、第三轨道56以及气缸59组成的三轴传动装置，通过三轴传动装置可以实现激光焊接器的焊接头在空间上实现三维移动，进行多种路径的焊接，满足不同焊接质量与路径的要求；焊接机构5和视觉定位机构3的配合为此设备的核心技术，通过视觉定位机构3的相机32拍照对电池模组产品的位置以及焊点的精确分析，然后主控制器发送相应的指令给三轴传动装置，两者结合，实现高效精准的焊接，兼容多种模组的焊接，有效的实现设备的自动化；
优选的实施方式如下：
如图4所示，定位槽24上方设置有限位杆28，定位槽24内设置有光电传感器27；定位槽24上的限位杆28可以限制电池模组产品在槽内的位置，防止在输送过程中，产品从槽内脱离，而定位槽24内的光电传感器27可以感应槽内是否有电池模组产品存在，如果没有，则设备会停止工作。
如图6所示，视觉定位机构3还包括拍摄位置调整装置；拍摄位置调整装置包括设置在第一门型支撑架31上的两根角度调节杆34，角度调节杆34上设置有圆弧槽35，第一门型支撑架31上设置有第一限位块36，第一限位块36卡设在圆弧孔内；同时在两根角度调节杆34的中间设置有两根左右平移杆37，左右平移杆上设置有第一长条孔38内，角度调节杆34上设置有第二限位块39，第二限位块39卡设在第一长条孔38内；左右平移杆上设置有带直角折弯的连接板310，连接板310的一侧板面固定在左右平移杆上，连接板310的另一侧板面开设有第二长条孔311，相机32和光源33安装在上下平移板57上313，上下平移板57上313设置有第三限位块312，第三限位块312卡设在第二长条孔311内；视觉定位机构3上设置的拍摄位置调整装置，通过结构上的设计可以使光源33和相机32进行角度、上下位置、前后位置以及左右位置的调节。
如图1所示，第一门型支撑架31上还设置有钣金机罩314，整个拍摄位置调整装置、相机32和光源33都设置在钣金机罩314内部；钣金机罩314可以防止焊接生成的焊渣灰尘等对设备造成损坏。
如图8所示，压板41上均匀设置有若干个弹性组件48，弹性组件48位于靠近焊接圆孔43的位置；设置在焊接圆孔43周围的弹性的组件可以充分保持机构与模组贴合，固定焊接片与模组电芯的位置，保证焊接质量。
如图9所示，焊接机构5还包括吸尘管道510，吸尘管道510的管口靠近激光点焊机的焊接头；吸尘管道510的作用是吸取在焊接过程中产生的烟雾灰尘，保持焊接过程中的清洁。
如图2和图3所示，底座1上设置有水平调节机构，水平调节机构包括调整螺栓13、锁紧螺母12以及焊接底板11，焊接底板11设置在底座1的两侧，底座1和焊接底板11通过调整螺栓13连接，锁紧螺母12设置在调整螺栓13内部；在设备调机以及工作的时候，要保证工作面为水平状态，所以在底座1上设置记忆通用标准螺栓和锁紧螺母12配合，先调节调节螺栓使焊接件面水平，然后通过锁紧螺母12固定，使整个底座1保持水平状态。
设备整体还包括焊接防护房，视觉定位机构3、焊接压装机构4以及焊接机构5都设置在焊接防护房内部；接防护房是焊接工位与外部隔离防护装置，防护房人工进出只有一个门，带有安全防护锁，保证在人无意进入房间时设备是停止状态。
本实施在具体实施过程中，所产生的有益效果为：本设备可以对锂电池模组进行电芯连接片焊接，从产品输送、定位再到产品焊接，都为自动化作业，工作效率高，同时焊接精准、高效，焊接过程安全可靠，有效地提高产品的质量，降低产品的不良率，工位布置合理，工作逻辑顺序明朗，机构精巧，焊接安全，质量可靠，效率高，可以兼容多种模组，实现工艺自动
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种锂电池模组电芯连接片焊接设备，其特征在于：包括底座，所述底座上设置有电芯模组输送机构、视觉定位机构、焊接压装机构以及焊接机构；
所述电芯模组输送机构包括支撑座，所述支撑座上设置有平行直线轨道，所述平行直线轨道上可移动地设置有治具，所述治具上开设有定位槽，所述定位槽内放置电池模组产品，所述支撑座上还设置有滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构的丝杆连接电机，所述丝杆上的螺母固定在所述治具的底部；
所述视觉定位机构包括第一门型支撑架，所述第一门型支撑架的两根立柱固定在所述底座上，所述第一支撑架上设置有相机和光源，所述相机和所述光源通过所述第一门型支撑架悬空设置在所述治具的上方；
所述焊接压装机构包括压板，所述压板中间部分为焊接区域，所述焊接区域开设有若干个焊接圆孔，所述焊接圆孔的数量和位置都与所述电池模组产品上的电芯连接片的数量和位置相对应；所述压板底部设置有升降装置，所述升降装置包括升降气缸，所述升降气缸一共有四个，分别设置在所述压板的四个角上，同时在每个所述升降气缸的左右两侧都对应设置有导向轴，所述导向轴和所述压板通过轴承连接，所述导向轴的另一端固定在所述轴支撑底板上；
所述焊接机构包括第二门型支撑架和第三门型支撑架，所述第二门型支撑架和所述第三门型支撑架分别位于所述焊接压装机构的左右两侧，所述第二门型支撑架和所述第三门型支撑架分别设置有互相平行的第一轨道和第二轨道，在所述第一轨道和第二轨道的中间可移动地设置有横梁，所述横梁上设置有第三轨道，所述第三轨道上可移动地设置有平移板，所述平移板上设置有激光电焊机，所述激光点焊机连接气缸，同时所述激光点焊机的焊接头位于所述压板的上方。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池模组电芯连接片焊接设备，其特征在于：所述定位槽上方设置有限位杆，所述定位槽内设置有光电传感器。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池模组电芯连接片焊接设备，其特征在于：所述视觉定位机构还包括拍摄位置调整装置；所述拍摄位置调整装置包括设置在所述第一门型支撑架上的两根角度调节杆，所述角度调节杆上设置有圆弧槽，所述第一门型支撑架上设置有第一限位块，所述第一限位块卡设在所述圆弧孔内；同时在两根所述角度调节杆的中间设置有两根左右平移杆，所述左右平移杆上设置有第一长条孔内，所述角度调节杆上设置有第二限位块，所述第二限位块卡设在所述第一长条孔内；所述左右平移杆上设置有带直角折弯的连接板，所述连接板的一侧板面固定在所述左右平移杆上，所述连接板的另一侧板面开设有第二长条孔，所述相机和所述光源安装在上下平移板上，所述上下平移板上设置有第三限位块，所述第三限位块卡设在所述第二长条孔内。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池模组电芯连接片焊接设备，其特征在于：所述第一门型支撑架上还设置有钣金机罩，整个所述拍摄位置调整装置、所述相机和所述光源都设置在所述钣金机罩内部。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池模组电芯连接片焊接设备，其特征在于：所述压板上均匀设置有若干个弹性组件，所述弹性组件位于靠近所述焊接圆孔的位置。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池模组电芯连接片焊接设备，其特征在于：所述焊接机构还包括吸尘管道，所述吸尘管道的管口靠近所述激光点焊机的焊接头。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池模组电芯连接片焊接设备，其特征在于：所述底座上设置有水平调节机构，所述水平调节机构包括调整螺栓、锁紧螺母以及焊接底板，所述焊接底板设置在所述底座的两侧，所述底座和所述焊接底板通过所述调整螺栓连接，所述锁紧螺母设置在所述调整螺栓内部。
8.根据权利要求1所述的一种锂电池模组电芯连接片焊接设备，其特征在于：设备整体还包括焊接防护房，所述视觉定位机构、所述焊接压装机构以及所述焊接机构都设置在所述焊接防护房内部。
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