CN112917030B - 一种电池模组集成盖板自动清理焊渣设备 - Google Patents

一种电池模组集成盖板自动清理焊渣设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池模组集成盖板自动清理焊渣设备，所述电池模组正放时其集成盖板向上且集成盖板上具有电极，包括：移送机构，其包括用于承载电池模组且能够进行纵向运动的定位工装；抱夹翻转机构，包括能够进行升降运动、翻转运动以及相对运动的夹紧工装；所述夹紧工装将电池模组从定位工装上夹起后翻转倒放；横移定位机构，用于将电池模组运送至焊渣吸尘机构和焊渣清理机构的上部；焊渣吸尘机构，用于吸取电池模组倒放时集成盖板上的杂质；焊渣清理机构，包括用于清理电池模组倒放时电极上焊渣的旋转毛刷。

Description

一种电池模组集成盖板自动清理焊渣设备
技术领域
本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种电池模组集成盖板自动清理焊渣设备。
背景技术
随着动力锂电池模组及PACK电池包组装装配技术不断发展，客户对电池包的安全性能、稳定性能提出更高的要求，所以要对模组焊接质量、生产工艺、BMS组装和PACK电池包组装条件提出更高的要求。
现有技术中将电池模组集成盖板与电芯连接时，采用的是激光穿透焊接连接工艺，受温度不均匀的影响，焊接过程中会产生大量焊渣，残留在集成盖板表面，目前多采用人工清理，清理效果差，会造成模组集成盖板表面外观不良，也会造成二次污染，容易造成焊接后模组电芯负短，影响模组质量；焊渣易掉落到BMS板上，造成控制电路故障；电池模组模组上残留的焊渣会影响后PACK组装工序。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种电池模组集成盖板自动清理焊渣设备。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种电池模组集成盖板自动清理焊渣设备，所述电池模组正放时其集成盖板向上且集成盖板上具有电极其特征在于，包括：
移送机构，其包括用于承载电池模组且能够进行纵向运动的定位工装；
抱夹翻转机构，包括能够进行升降运动、翻转运动以及相对运动的夹紧工装；所述夹紧工装将电池模组从定位工装上夹起后翻转倒放；
横移定位机构，用于将电池模组运送至焊渣吸尘机构和焊渣清理机构的上部；
焊渣吸尘机构，用于吸取电池模组倒放时集成盖板上的杂质；
焊渣清理机构，包括用于清理电池模组倒放时电极上焊渣的旋转毛刷。
进一步地，包括焊接台架；所述移送机构、抱夹翻转机构、横移定位机构、焊渣吸尘机构以及焊渣清理机构均固定安装在焊接台架上。
进一步地，所述移送机构包括纵向安装在焊接台架上表面的移送滑轨、与移送滑轨同向设置的移送气缸、设置在移送气缸旁的限位工装，以及安装在限位工装上的光电开关；所述定位工装的底面与移送气缸的移动端固定连接，所述定位工装的底部开设有与移送滑轨配合的滑槽。
进一步地，所述横移定位机构包括固设于焊接台架上的横移固定架、固设在横移固定架上的第一滑块滑轨以及横向设置的横移无杆气缸；所述横移无杆气缸带动抱夹翻转机构进行横向运动。
进一步地，所述抱夹翻转机构包括纵向设置且与横移无杆气缸的移动端固定连接的升降电机固定板、竖向安装在升降电机固定板上的升降伺服电机、纵向设置且与升降伺服电机的移动端固定连接的模组升降座、纵向对称固设在模组升降座下表面且伸出方向相反的夹紧气缸、与夹紧气缸的移动端固定连接且其转动端相对设置的旋转气缸；所述夹紧工装与旋转气缸的转动端固定连接。
进一步地，所述抱夹翻转机构还包括固设与模组升降座底部的第二滑块滑轨、与旋转气缸的固定端固定连接的气缸固定工装；所述气缸固定工装的上部与夹紧气缸的移动端固定连接，且其与第二滑块滑轨的移动副固定连接。
进一步地，所述抱夹翻转机构还包括其下端与模组升降座的上表面固定连接的升降导向杆、贯穿安装在升降电机固定板上的直线轴承；所述升降导向杆安装在直线轴承内。
进一步地，所述焊渣清理机构包括纵向设置的侧移运动模组、与侧移运动模组通过联轴器连接的侧移伺服电机、与侧移运动模组的移动端固定连接且横向设置的第二旋转电机，所述旋转毛刷与第二旋转电机的转动端固定连接。
进一步地，所述焊渣清理机构还包括与第二旋转电机固定连接的轴承安装座、设置在轴承安装座内的轴承、安装在轴承内的旋转杆、纵向设置的第三滑块滑轨；所述模组定位座的底部与侧移运动模组的移动端固定连接，且与第三滑块滑轨的移动副固定连接；所述旋转杆的一端通过联轴器与第二旋转电机的转动端连接，且另一端与所述旋转毛刷连接。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
可自动清理激光焊接后电池模组集成盖板表面残留的焊渣，可避免焊渣造成的模组或电芯间负极短路问题；可避免电池模组集成盖板表面残留焊渣掉落到BMS电路板内造成电池包控制系统异常；该设备可自动收集清理后焊渣，避免焊渣污染其他对金属颗粒管控具有较高要求的工序或设备；电池模组倒置清理配合负压吸尘方式可解决目前状态下人工清理时造成二次污染的问题，避免清理过程中焊渣掉落到模组内；模组设备可兼容不同型号电池模组焊渣清理，换型时方便。
附图说明
图1是本发明整体的示意图；
图2是本发明的三视图；
图3是本发明移送机构示意图；
图4是本发明抱夹翻转机构的结构示意图；
图5是本发明抱夹翻转机构的正视图；
图6是本发明横移定位机构的结构示意图；
图7是本发明焊渣清理机构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
本发明主要从焊渣容易造成电池模组集成盖板外观不良、模组易负短、人工清理易造成二次污染、污染其他对洁净度要求的工序，这几个问题点出发，设计此电池模组集成盖板自动清理焊渣设备。
本发明通过倒置电池模组、负压吸尘、毛刷旋转清理实现电池模组集成盖板表面焊渣清理，相比人工清理，采用本设备进行清理后可100％除去焊渣；毛刷材质选用软材质，旋转速度、负压吸尘速度可调，保持模组清理参数最优，清理后外观满足要求；负压吸尘方式可收集所有清理出的焊渣，避免焊渣污染其他工序；设备可切换不同型号的模组清理，兼容性强。
如图1所示，本实施例提供一种电池模组集成盖板自动清理焊渣设备，包括支撑福马轮100、焊接台架200、按钮盒300、定位工装400、移送机构500、抱夹翻转机构600、横移定位机构700、焊渣吸尘机构800、焊渣清理机构900。
支撑福马轮100通过螺栓与焊接台架200相连；按钮盒300固接在焊接台架200操作位；定位工装400通过螺栓与移送机构500固接；移送机构500固定在焊接台架200设备平台上，抱夹翻转机构600通过横移无杆气缸703与横移定位机构700固接；横移定位机构700通过横移固定架701与焊接台架200固接；焊渣吸尘机构800安装在设备台面上的镂空方形槽内，用螺栓固接；焊渣清理机构900固接在焊接台架200设备表面。
支撑福马轮100为铸铁或者聚氨脂尼龙材质，共5个，安装在焊接台架200底部，移动设备时较方便，设备通过调节铸铁座高度进行定位。
焊接台架200为Q235-A铸铁材质，尺寸为1500mm*1200mm*650mm，设备框架呈L型，L型长边伸出部分为人工操作位置，设备表面处理方式为镀亮光硬铬，整体框架拼接方式为手工间断焊接，焊接间距100mm-100mm均布。
按钮盒300安装尺寸为128mm*78mm*89mm，塑料材质，每个按钮盒有四个通孔，通过螺栓固接在设备操作台面左右两侧，按钮盒内有启动、停止按钮，人员操作时需双手同时按下左右按钮盒，可以避免安全问题。
定位工装400为POM材质，定位工装四个角有仿形工装做固定，中间有拖底方形块定位电池模组的电芯底部，其他位置镂空，该设计可方便人工放置模组到工装上。
如图3所示，移送机构500，包含移送滑轨501、移送气缸502和定位工装400固接的连接工装503，定位工装通过移送机构从人工位移送到抱夹翻转机构的位置，该位置有限位工装504做到位定位，可保证重复到位精度。限位工装504侧边有光电开关固定工装506，用于检测有无物料。
如图4和5所示，抱夹翻转机构600中两侧的夹紧工装601与旋转气缸602通过气缸螺杆固接，气缸固定工装613将两侧的夹紧工装601、旋转气缸602通过第二滑块滑轨612固定在模组升降座603上，同时气缸固定工装613与夹紧气缸604连接，夹紧气缸604、气缸固定工装613、夹紧工装601、第二滑块滑轨612联动实现电池模组的夹紧与松开；四根升降导向杆608用螺栓与模组升降固定工装611连接；直线轴承609做升降缓冲和导向，安装在升降电机固定板614上，保持模组升降座603升降时稳定匀速；升降伺服电机606与电机固定座605通过螺栓固接，电机固定座605与模组升降座603固接，电机固定座605、升降伺服电机606、升降导向杆608、直线轴承609、升降固定工装611、升降电机固定板614整体联动实现电池模组夹紧状态下的升降动作；坦克链607通过工装连接在模组升降座603上，约束和保护气管线束。
如图6所示，横移定位机构700包含与焊接台架200固接的横移固定架701、固接在横移固定架701上横梁两侧的第一滑块滑轨702、固接在滑块滑轨旁的横移无杆气缸703；抱夹翻转机构600利用第一滑块滑轨702做导向，完成横移动作，第一滑块滑轨的横移极限位置有横移限位块706做定位，所述横移无杆气缸703上方与坦克链支撑架705固定连接，横移坦克链704放置在支撑架705上方凹槽内。
焊渣吸尘机构800为不锈钢材质，整体为方形结构，尺寸为451mm*194mm*167mm，嵌入在设备台面方形凹槽内，方形结构主体底部四周折叠出17mm宽度不锈钢条，不锈钢条上有通孔并通过螺栓与焊接台架固接，所述焊渣吸尘机构800内部镂空，上端面四周贴有软毛刷，以防止焊渣清理过程中飞溅到设备其他位置造成污染。下端面底部为倒棱锥型结构，最底位置有圆形抽尘孔，与外部除尘机连接，主体结构侧边铣出方形槽用于旋转毛刷的安装和横移清理。
如图7所示，焊渣清理机构900包含固接在焊接台架上的侧移运动模组903，所述的侧移伺服电机903-1通过联轴器与侧移运动模组连接，所述的模组定位座906下端面通过螺栓固接侧移第三滑块滑轨904和侧移运动模组903，上端面连接第二旋转电机901、轴承固定座902；第二旋转电机901通过联轴器连接旋转杆905，所述旋转杆905头部通过螺栓与旋转毛刷908固接；侧移坦克链907通过L型不锈钢支撑条与焊接台架顶面连接。
此设备可兼容方形、三元电池模组焊接后的集成盖板焊渣清理，其操作方法如下。
人工将电池模组侧放在定位工装上后，双手同时按启动按钮，电池模组和定位工装通过移送气缸配合移送滑轨的导向，移送到抱夹翻转机构位置处。
固定在抱夹翻转机构位置上的光电感应开关检测到定位工装上有物料后，升降伺服电机带动夹紧工装下降到夹持位置，夹紧气缸收缩夹紧工装，夹紧模组。
升降伺服电机将带有电池模组的夹紧工装升起到翻转位置，旋转气缸翻转电池模组，并将电池模组翻转180°，此时电池模组处于倒放状态。
翻转后模组倒置，横移定位机构将翻转后的抱夹翻转机构通过横移无杆气缸配合第一滑块滑轨横移到焊渣清理位置，升降伺服电机下降到焊渣吸尘机构上端面后保持模组倒置抱夹姿势。
焊渣吸尘机构包括负压吸尘机，负压吸尘机开启吸尘模式，旋转电机通过联轴器轴承、旋转杆带动旋转毛刷转动，侧移伺服电机根据设置的速度带动侧移运动模组往返位移，旋转毛刷转动时时分别清理模组集成盖板正负极柱焊缝焊渣，达到清理焊渣作用，清理后的焊渣通过负压吸尘机吸取到集尘机内。
清理完成后旋转电机停止旋转，侧移伺服电机回到原位，升降伺服电机升起电池模组，横移定位机构将电池模组横移到原抱夹位置，旋转气缸将模组旋转180°，此时电池模组为正放状态。
升降伺服电机将下降，将电池模组放到定位工装，夹紧气缸松开，升降伺服电机回原位，移送气缸移送电池模组返回到原人工放料位置。
本发明可自动清理激光焊接后电池模组集成盖板表面残留的焊渣，可避免焊渣造成的模组或电芯间负极短路问题；可避免电池模组集成盖板表面残留焊渣掉落到BMS电路板内造成电池包控制系统异常；该设备可自动收集清理后焊渣，避免焊渣污染其他对金属颗粒管控要求的工序或设备；电池模组倒置清理配合负压吸尘方式可解决目前状态下人工清理时造成二次污染的问题，避免清理过程中焊渣掉落到模组内；该设备可兼容不同型号电池模组焊渣清理，换型时方便。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种电池模组集成盖板自动清理焊渣设备，所述电池模组正放时其集成盖板向上且集成盖板上具有电极，其特征在于，包括：
移送机构(500)，其包括用于承载电池模组且能够进行纵向运动的定位工装(400)；
抱夹翻转机构(600)，包括能够进行升降运动、翻转运动以及相对运动的夹紧工装(601)；所述夹紧工装将电池模组从定位工装上夹起后翻转倒放；
横移定位机构(700)，用于将电池模组运送至焊渣吸尘机构和焊渣清理机构的上部；
焊渣吸尘机构(800)，用于吸取电池模组倒放时集成盖板上的杂质；
焊渣清理机构(900)，包括用于清理电池模组倒放时电极上焊渣的旋转毛刷(908)；
所述移送机构、抱夹翻转机构、横移定位机构、焊渣吸尘机构以及焊渣清理机构均固定安装在焊接台架上；
所述横移定位机构包括固设于焊接台架上的横移固定架(701)、固设在横移固定架上的第一滑块滑轨(702)以及横向设置的横移无杆气缸(703)；所述横移无杆气缸带动抱夹翻转机构进行横向运动；
所述抱夹翻转机构包括纵向设置且与横移无杆气缸的移动端固定连接的升降电机固定板(614)、竖向安装在升降电机固定板上的升降伺服电机(606)、纵向设置且与升降伺服电机的移动端固定连接的模组升降座(603)、纵向对称固设在模组升降座下表面且伸出方向相反的夹紧气缸(604)、与夹紧气缸的移动端固定连接且其转动端相对设置的旋转气缸(602)；所述夹紧工装与旋转气缸的转动端固定连接；
所述焊渣清理机构包括纵向设置的侧移运动模组(903)、与侧移运动模组通过联轴器连接的侧移伺服电机(903-1)、与侧移运动模组的移动端固定连接且横向设置的第二旋转电机(901)，所述旋转毛刷与第二旋转电机的转动端固定连接。
2.根据权利要求1所述的电池模组集成盖板自动清理焊渣设备，其特征在于：所述移送机构包括纵向安装在焊接台架上表面的移送滑轨(501)、与移送滑轨同向设置的移送气缸(502)、设置在移送气缸旁的限位工装(504)，以及安装在限位工装上的光电开关；所述定位工装的底面与移送气缸的移动端固定连接，所述定位工装的底部开设有与移送滑轨配合的滑槽。
3.根据权利要求1所述的电池模组集成盖板自动清理焊渣设备，其特征在于：所述抱夹翻转机构还包括固设与模组升降座底部的第二滑块滑轨(612)、与旋转气缸的固定端固定连接的气缸固定工装(613)；所述气缸固定工装的上部与夹紧气缸的移动端固定连接，且其与第二滑块滑轨的移动副固定连接。
4.根据权利要求1所述的电池模组集成盖板自动清理焊渣设备，其特征在于：所述抱夹翻转机构还包括其下端与模组升降座的上表面固定连接的升降导向杆(608)、贯穿安装在升降电机固定板上的直线轴承(609)；所述升降导向杆安装在直线轴承内。
5.根据权利要求1所述的电池模组集成盖板自动清理焊渣设备，其特征在于：所述焊渣清理机构还包括模组定位座(906)、与模组定位座固定连接的轴承安装座(902)、设置在轴承安装座内的轴承、安装在轴承内的旋转杆(905)、纵向设置的第三滑块滑轨(904)；所述模组定位座的底部与侧移运动模组的移动端固定连接，且与第三滑块滑轨的移动副固定连接；所述旋转杆的一端通过联轴器与第二旋转电机的转动端连接，且另一端与所述旋转毛刷连接。
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