CN111715957A - 一种用于蓄电池自动焊汇流排的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于蓄电池自动焊汇流排的装置，包括：支架、输送带、熔接板、焊接铅棒摆放盘、机械手、焊枪。本发明用于蓄电池自动焊汇流排的装置可实现铅蓄电池汇流排的自动化作业，焊接效果一致性高，焊接排除汇流排虚焊、假焊、以及过多铅渣、助焊剂残留于汇流排铅液面而影响电池极板极耳部过早腐蚀而断裂；相较于制备预铸件后进行手动焊接的方式大大提高效率，也省去了预铸件的制备；相较于传统的铸焊方式更加节能、环保、降低铸焊方式二次铅渣产生及污染。

Description

一种用于蓄电池自动焊汇流排的装置及方法

技术领域

本发明涉及蓄电池生产技术领域，特别是涉及一种用于蓄电池自动焊汇流排的装置及方法。

背景技术

铅蓄电池由于其可靠性、广泛适用性、良好的性能和低廉的价格，一直是中国乃至国际上主流的二次电池产品。铅酸蓄电池的主要组成部分包括：正、负极板，玻璃纤维隔板，蓄电池槽，蓄电池盖，电解液(稀硫酸)，引出端子，安全阀等。其中正极板、负极板和隔板组成极群，极群中正极板和负极板的极耳分别用正、负汇流排串接一起，汇流排上一般还设有连接柱，用于与相邻极群的连接。

现有技术中，一般使用铸焊方式形成汇流排，在铸焊底模的铸焊型腔中倒入熔融的铅液，然后将待铸焊的电池倒置、将极耳伸入铸焊型腔中，冷却成型形成汇流排。比如，授权公告号为CN205341884U的实用新型公开了一种铅酸蓄电池极群的铸焊模具，包括模具本体，所述模具本体上设有正极汇流排模腔和负极汇流排模腔，所述正极汇流排模腔的深度是负极汇流排模腔深度的1.1-1.2倍，所述正极汇流排模腔的宽度是负极汇流排模腔宽度的1.05-1.15倍。

也有部分铅蓄电池采用预铸件的形式进行焊接形成汇流排。比如，公开号为CN101593822A的发明提供了一种用于大容量铅酸蓄电池中将蓄电池内部同极性极板并联并引向电极端子的汇流排的预铸件，该预铸件包括一与蓄电池各极板极耳焊接的连接主板，连接主板为长条状，连接主板中间包铸有垂直于连接主板的极柱，沿连接主板较长一边的侧面延伸有梳齿状的备料牙条。本发明还提供一种上述汇流排预铸件与蓄电池极板极耳连接的方法，包括以下步骤：(1)将蓄电池各同性极板的极耳固定于焊接架牙板的凹槽中，极耳突出于牙板表面；(2)将蓄电池汇流排预铸件置于焊接架上，让预铸件连接主板的梳齿状备料牙条的底面紧贴焊接架的牙板上，各备料牙条的间隙对准牙板的凹槽；(3)采用熔焊的方法在梳齿状备料牙条的侧面和顶面一次形成一个与预铸件连接主板厚度和长度相同的焊接层，该焊接层与连接主板融为一体，共同构成蓄电池的汇流排。

然而，使用预铸件的形式进行焊接形成汇流排时，一般使用手动焊接，且预铸件本身就需要铸焊制备，增加了工艺步骤。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种用于蓄电池自动焊汇流排的装置及方法。

一种用于蓄电池自动焊汇流排的装置，蓄电池包括多个极群，每个极群具有一排正极耳和一排负极耳，同一极群中的一排正极耳由正极汇流排串联，同一极群中的一排负极耳由负极汇流排串联，所述装置包括：

支架；

输送带，设于所述支架上，用于输送放置在夹具中的极群，输送带的两侧具有对夹具限位的挡板，所述输送带具有先后用于焊接两排汇流排的第一工位和第二工位；

熔接板，包括分别位于第一工位和第二工位处的两块，每块熔接板上具有与极群数量一致、供极群的其中一排极耳伸入的熔接槽，所述熔接槽的底面具有供极耳穿过的极耳孔；

焊接铅棒摆放盘，设于所述输送带的一侧，用于摆放焊接铅棒；

机械手，用于将焊接铅棒从焊接铅棒摆放盘转移到熔接板的熔接槽中；

焊枪，用于将放入熔接槽中的焊接铅棒熔融后与极群的一排极耳焊接连接形成汇流排。

优选的，每块熔接板包括使用时相互贴靠的熔接条和挡条，挡条的侧面作为熔接槽的其中一侧槽壁；所述输送带的两侧分别设有用于驱动熔接条和挡条水平移动的第一气缸和第二气缸。

优选的，所述支架上设有垂直输送带输送方向设置的第一丝杠，以及驱动第一丝杠转动的第一电机，所述第一丝杠上设有第一驱动块，第一驱动块的下方设有用于安装所述机械手的第一安装座，所述第一驱动块上设有用于驱动所述第一安装座上下升降的第三气缸。

更优选的，所述机械手包括一排手指气缸，每个手指气缸对应于一个极群。

进一步优选的，所述焊接铅棒摆放盘内设有多排焊接铅棒摆放架，每一排焊接铅棒摆放架包括个数与机械手的一排手指气缸数量相同的焊接铅棒摆放架，每一个焊接铅棒摆放架上用于架设一个焊接铅棒。

优选的，所述支架上设有位于输送带上方且沿输送带输送方向布置的第二丝杠，以及驱动第二丝杠转动的第二电机，所述第二丝杠上设有第二驱动块，第二驱动块的下方设有用于安装所述焊枪的第二安装座，所述第二驱动块上设有用于驱动所述第二安装座上下升降的第四气缸。

优选的，所述输送带的一侧、位于第一工位和第二工位附近分别设有用于检测夹具位置的光电传感器，以及用于与相对侧挡板配合夹紧夹具的夹板，所述夹板由第五气缸驱动平移。

优选的，所述夹具包括夹具底座和压紧框，所述夹具底座设有多个用于放入极群的夹持槽，所述压紧框具有与夹持槽一一对应、供极群的上部穿过的开口槽，所述开口槽用于抵紧极群的两侧壁具有导向斜面。

本申请还提供了一种蓄电池自动焊汇流排的方法，使用所述装置，所述方法包括以下步骤：

(1)将极群装入夹具中，放入输送带上输送；

(2)将焊接铅棒依次摆放在焊接铅棒摆放盘中；

(3)极群输送到第一工位时停止输送，第一工位处的熔接板移动到夹具上方与极群配合；

(4)机械手将焊接铅棒从焊接铅棒摆放盘中移动到熔接槽中；

(5)焊枪将放入熔接槽中的焊接铅棒熔融后与极群的一排极耳焊接连接，冷却后形成一侧的汇流排；

(6)极群输送到第二工位，第二工位处的熔接板移动到夹具上方与极群配合，按步骤(4)和(5)中方式焊接获得另一侧的汇流排。

本发明用于蓄电池自动焊汇流排的装置可实现铅蓄电池汇流排的自动化作业，焊接效果一致性高，焊接排除汇流排虚焊、假焊、以及过多铅渣、助焊剂残留于汇流排铅液面而影响电池极板极耳部过早腐蚀而断裂；相较于制备预铸件后进行手动焊接的方式大大提高效率，也省去了预铸件的制备；相较于传统的铸焊方式更加节能、环保、降低铸焊方式二次铅渣产生及污染。

附图说明

图1为本发明装置的立体结构示意图。

图2为本发明装置另一视角的立体结构示意图。

图3为本发明装置的侧视结构示意图。

图4为本发明装置另一视角的侧视结构示意图。

图5为机械手与焊枪处的结构示意图。

图6为机械手的立体结构示意图。

图7为焊接铅棒摆放在焊接铅棒摆放盘中的结构示意图。

图8为熔接板与夹具配合的立体结构示意图。

图9为熔接板与夹具配合的俯视结构示意图。

图10为熔接条的俯视结构示意图。

图11为熔接条的侧视结构示意图。

图12为挡条的立体结构示意图。

图13为挡条的侧视结构示意图。

图14为极群放置在夹具中的结构示意图。

图15为夹具的剖视图。

附图标记：

极群1，正极耳11，负极耳12，

夹具2，夹具底座21，夹持槽22，压紧框23，开口槽24，导向斜面25，

支架3，输送带31，挡板32，

熔接板4，熔接槽41，极耳孔42，熔接条43，挡条44，第一气缸45，第二气缸46，避让槽47，卡槽48，

焊接铅棒摆放盘5，焊接铅棒摆放架51，焊接铅棒52，第三丝杠53，第三电机54，第三驱动块55，

机械手6，手指气缸61，第一丝杠62，第一电机63，第一驱动块64，第一安装座65，第三气缸66，

焊枪7，第二丝杠71，第二电机72，第二驱动块73，第二安装座74，第四气缸75，

光电传感器8，

夹板9，第五气缸91。

具体实施方式

如图1～15所示，一种用于蓄电池自动焊汇流排的装置，蓄电池包括多个极群1，每个极群1具有一排正极耳11和一排负极耳12，同一极群1中的一排正极耳11由正极汇流排串联，同一极群1中的一排负极耳12由负极汇流排串联，本申请装置即用于制备正极和负极汇流排。本申请装置适用的蓄电池为极群1按1×6排列，6个极群1中的两排极耳分两次分别熔接形成汇流排。

6个极群1先固定在夹具2中，如图14和15所示，夹具2包括夹具底座21和压紧框23，夹具底座21设有6个用于放入极群1的夹持槽22，压紧框23具有与夹持槽22一一对应、供极群1的上部穿过的开口槽24，开口槽24用于抵紧极群1的两侧壁具有导向斜面25。极群1卡入到夹持槽22中时，极群1压缩程度较低，通过用压紧框23卡紧后，使极群1厚度压缩到装配入槽后的厚度。

如图1～4所示，本申请装置包括支架1，支架1上设有一条用于输送放置在夹具2中极群1的输送带31，输送带31由若干输送辊形成输送放置在夹具2中极群的输送面，输送带31的两侧具有对夹具2限位的挡板32，挡板32能够限制夹具2在输送过程中位置不会偏离，确保自动熔接汇流排时的准确性。输送带31具有先后用于焊接两排汇流排的第一工位和第二工位。比如，按图1～3中，左侧为输送带31的输入端，靠近左侧为第一工位，靠近右侧为第二工位，夹具2输送到第一工位处时熔接形成一侧的汇流排，然后夹具2输送到第二工位处时熔接形成另一侧的汇流排。

位于第一工位和第二工位处分别设有一块熔接板4，每块熔接板4上具有与极群1数量一致、供极群1的其中一排极耳伸入的熔接槽41，熔接槽41的底面具有供极耳穿过的极耳孔42。如图8～13所示，每块熔接板4包括使用时相互贴靠的熔接条43和挡条44，熔接条43和挡条44均可水平移动，输送带31的两侧分别设有用于驱动熔接条43和挡条44水平移动的第一气缸45和第二气缸46。熔接条43的一侧贴靠挡条44的一侧，熔接槽41设置在熔接条43与挡条44贴靠的一侧，并且挡条44的侧面作为熔接槽41的其中一侧槽壁，这样相当于位于熔接条43上的主体部分的熔接槽41在侧面是开口设置的，在平移到极群1处时，可以便于与极耳配合，极耳水平方向卡入到极耳孔42，位于极耳孔42上部的极耳部分伸入熔接槽41中用于熔接形成汇流排。挡条44在与熔接条43贴靠配合的一侧具有避让极耳的避让槽47。熔接条43在与挡条44贴靠配合的一侧设有供挡条44伸入的卡槽48，卡槽48的底面为平面，卡槽48的顶部侧壁为倾斜的导向斜面，可以便于挡条44与熔接条43的配合，确保两者组合形成熔接槽41时的密封性。熔接条43和挡条44内部可以设置一些水冷的通路，用于熔接完成后水冷降温。

本申请熔接形成汇流排时，通过将焊接铅棒52作为熔接形成汇流排的原料。如图1、2和7所示，输送带31的一侧设有用于摆放焊接铅棒52的焊接铅棒摆放盘5。焊接铅棒摆放盘5内设有多排焊接铅棒摆放架51，每一排焊接铅棒摆放架51包括6个，每一个焊接铅棒摆放架51上用于架设一个焊接铅棒52，所以一排总共摆放6个焊接铅棒52，用于一次性放入到一块熔接板4中的6个熔接槽41中，每个熔接槽41中放入一个焊接铅棒52。支架3上设有用于放置焊接铅棒摆放盘5的第三驱动块55，第三驱动块55由第三丝杠53驱动移动，第三丝杠53由第三电机54驱动转动。第三电机54可以使用步进马达，型号：时代超群86HBP80AL4，2相，1.8°步距角，4Nm精转矩，4A电流，24-48V工作电压，80mm机身长，4引线数，2.35Kg重量；配套的第三丝杠53型号：FFZD1605-3，直径15.5mm。其中，在输送带31的上下游两端各设有一个焊接铅棒摆放盘5，用于分别给两个工位处提供焊接铅棒52。焊接铅棒52的成分可以是铅锡合金，其中锡元素含量0.4-0.5wt％，其余为铅。

如图5和6所示，支架3上还设有用于将焊接铅棒52从焊接铅棒摆放盘5转移到熔接板4的熔接槽41中的机械手6，机械手6包括一排手指气缸61，每个手指气缸61对应于一个极群1，用于转移一个焊接铅棒52，各手指气缸61之间的间距与焊接铅棒摆放盘5中放置的一排焊接铅棒52相适应。

支架3上设有垂直输送带31输送方向设置的第一丝杠62，以及驱动第一丝杠62转动的第一电机63，第一丝杠62上设有第一驱动块64，第一驱动块64的下方设有用于安装机械手6的第一安装座65，第一驱动块64上设有用于驱动第一安装座65上下升降的第三气缸66。

第一驱动块64与支架3之间还可以设置一些导向结构，比如在支架上设置导轨而在第一驱动块64上设置与导轨配合的导向块。机械手6的数量也为2个，相应的，第一丝杠62、第一电机63、第一驱动块64、第一安装座65、第三气缸66这些结构也为2套，两个机械手6分别对应于第一工位和第二工位。

如图5所示，支架3上还设有用于将放入熔接槽41中的焊接铅棒52熔融后与极群1的一排极耳焊接连接形成汇流排的焊枪7。支架3上设有位于输送带31上方且沿输送带31输送方向布置的第二丝杠71，以及驱动第二丝杠71转动的第二电机72，第二丝杠71上设有第二驱动块73，第二驱动块73的下方设有用于安装焊枪7的第二安装座74，第二驱动块73上设有用于驱动第二安装座74上下升降的第四气缸75。当机械手6工作时，焊枪7需要避让，此时焊枪7移动到一侧；当机械手6将焊接铅棒52摆放到熔接槽41中后，且机械手6自身从输送带31上方移开时，焊枪7被移动过来进行熔接形成汇流排，熔接时，焊枪7每次熔接一个汇流排，依次进行，完成一排6个汇流排的熔接。焊枪7的数量也为2个，用于分别对应于第一工位和第二工位。

输送带31的一侧、位于第一工位和第二工位附近分别设有用于检测夹具2位置的光电传感器8，以及用于与相对侧挡板32配合夹紧夹具2的夹板9，夹板9由第五气缸91驱动平移。位于第一工位处的光电传感器8检测到夹具2后，控制系统接收到信号，然后控制第一工位处的第五气缸91驱动第一工位处的夹板9平移，配合对侧的挡板32夹紧夹具2，夹具2停止前进，等到完成一侧的汇流排熔接后，将夹具2放行继续前行，等到第二工位处的光电传感器8检测到夹具2后，控制系统接收到信号，然后控制第二工位处的第五气缸91驱动第二工位处的夹板9平移，配合对侧的挡板32夹紧夹具2，夹具2停止前进，进完成另一侧汇流排的熔接。

本申请中各电机均可以使用步进马达(时代超群公司，型号86HBP120AL4)，第一丝杠62和第二丝杠71可以配套使用步进螺旋杆(时代超群公司，型号FFZD3204-5、直径31.1mm)，第一驱动块64和第二驱动块73可以内嵌螺旋杆导套(时代超群公司，型号6306，内径301.1811mm)用于与丝杠配合。手指气缸可以使用亚德客公司的产品，型号：HFR10。

本申请还提供了一种蓄电池自动焊汇流排的方法，使用如图所示的装置，方法包括以下步骤：

(1)将极群1装入夹具2中，放入输送带31上输送；

(2)将焊接铅棒52依次摆放在焊接铅棒摆放盘5中；

(3)极群1输送到第一工位时停止输送，第一工位处的熔接板4移动到夹具2上方与极群1配合；

(4)机械手6将焊接铅棒52从焊接铅棒摆放盘5中移动到熔接槽41中；

(5)焊枪7将放入熔接槽41中的焊接铅棒52熔融后与极群1的一排极耳焊接连接，冷却后形成一侧的汇流排；

(6)极群1输送到第二工位，第二工位处的熔接板4移动到夹具2上方与极群1配合，按步骤(4)和(5)中方式焊接获得另一侧的汇流排。

本发明用于蓄电池自动焊汇流排的装置可实现铅蓄电池汇流排的自动化作业，焊接效果一致性高，焊接排除汇流排虚焊、假焊、以及过多铅渣、助焊剂残留于汇流排铅液面而影响电池极板极耳部过早腐蚀而断裂；相较于制备预铸件后进行手动焊接的方式大大提高效率，也省去了预铸件的制备；相较于传统的铸焊方式更加节能、环保、降低铸焊方式二次铅渣产生及污染。

Claims (9)

1.一种用于蓄电池自动焊汇流排的装置，蓄电池包括多个极群，每个极群具有一排正极耳和一排负极耳，同一极群中的一排正极耳由正极汇流排串联，同一极群中的一排负极耳由负极汇流排串联，其特征在于，所述装置包括：

支架；

输送带，设于所述支架上，用于输送放置在夹具中的极群，输送带的两侧具有对夹具限位的挡板，所述输送带具有先后用于焊接两排汇流排的第一工位和第二工位；

熔接板，包括分别位于第一工位和第二工位处的两块，每块熔接板上具有与极群数量一致、供极群的其中一排极耳伸入的熔接槽，所述熔接槽的底面具有供极耳穿过的极耳孔；

焊接铅棒摆放盘，设于所述输送带的一侧，用于摆放焊接铅棒；

机械手，用于将焊接铅棒从焊接铅棒摆放盘转移到熔接板的熔接槽中；

焊枪，用于将放入熔接槽中的焊接铅棒熔融后与极群的一排极耳焊接连接形成汇流排。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每块熔接板包括使用时相互贴靠的熔接条和挡条，挡条的侧面作为熔接槽的其中一侧槽壁；所述输送带的两侧分别设有用于驱动熔接条和挡条水平移动的第一气缸和第二气缸。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支架上设有垂直输送带输送方向设置的第一丝杠，以及驱动第一丝杠转动的第一电机，所述第一丝杠上设有第一驱动块，第一驱动块的下方设有用于安装所述机械手的第一安装座，所述第一驱动块上设有用于驱动所述第一安装座上下升降的第三气缸。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述机械手包括一排手指气缸，每个手指气缸对应于一个极群。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述焊接铅棒摆放盘内设有多排焊接铅棒摆放架，每一排焊接铅棒摆放架包括个数与机械手的一排手指气缸数量相同的焊接铅棒摆放架，每一个焊接铅棒摆放架上用于架设一个焊接铅棒。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支架上设有位于输送带上方且沿输送带输送方向布置的第二丝杠，以及驱动第二丝杠转动的第二电机，所述第二丝杠上设有第二驱动块，第二驱动块的下方设有用于安装所述焊枪的第二安装座，所述第二驱动块上设有用于驱动所述第二安装座上下升降的第四气缸。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输送带的一侧、位于第一工位和第二工位附近分别设有用于检测夹具位置的光电传感器，以及用于与相对侧挡板配合夹紧夹具的夹板，所述夹板由第五气缸驱动平移。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹具包括夹具底座和压紧框，所述夹具底座设有多个用于放入极群的夹持槽，所述压紧框具有与夹持槽一一对应、供极群的上部穿过的开口槽，所述开口槽用于抵紧极群的两侧壁具有导向斜面。

9.一种蓄电池自动焊汇流排的方法，其特征在于，使用如权利要求1～8任一所述装置，所述方法包括以下步骤：

(1)将极群装入夹具中，放入输送带上输送；

(2)将焊接铅棒依次摆放在焊接铅棒摆放盘中；

(3)极群输送到第一工位时停止输送，第一工位处的熔接板移动到夹具上方与极群配合；

(4)机械手将焊接铅棒从焊接铅棒摆放盘中移动到熔接槽中；

(5)焊枪将放入熔接槽中的焊接铅棒熔融后与极群的一排极耳焊接连接，冷却后形成一侧的汇流排；

(6)极群输送到第二工位，第二工位处的熔接板移动到夹具上方与极群配合，按步骤(4)和(5)中方式焊接获得另一侧的汇流排。

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