CN113927166A - 金属双极板高速激光焊接的装置及方法 - Google Patents

金属双极板高速激光焊接的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了金属双极板高速激光焊接的装置及方法，涉及燃料电池金属双极板焊接装置技术领域，解决了现有的焊接装置对后期的电堆装配影响很大,很容易造成极板间的装配错位,对电堆的整体性能有很大影响的问题，包括主机机箱，所述主机机箱的内部前端插接有延伸箱，在主机机箱的顶端面还安装有接柱，在延伸箱的顶端还安装有接头，接柱与接头相匹配，当接柱与接头处于分离状态时，装置处于断电状态，在连接板的底端所设置的光源可以辅助振镜头对放置在输送带上侧的金属双极板进行快速且非接触方式的焊接操作，在保证加热效果的前提下防止产品受损，CCD镜头能够智能捕捉焊接标志点，便于振镜头精确定位焊接位置，提高了产品的稳定性和一致性。

Description

金属双极板高速激光焊接的装置及方法
技术领域
本发明涉及燃料电池金属双极板焊接装置技术领域，特别涉及金属双极板高速激光焊接的装置及方法。
背景技术
燃料电池的金属双极板具有材料薄,体积较大,易变形,焊接过程中因其材料特性很容易造成漏焊、虚焊、焊穿等缺陷。
然而，就目前的激光焊接装置而言，其在焊接过程中的热变形很大,对后期的电堆装配影响很大,很容易造成极板间的装配错位,对电堆的整体性能有很大影响，为了避免这些问题,只能采用很慢的速度焊接，但以较慢速度进行焊接时不但生产效率低且加工成本很高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供金属双极板高速激光焊接的装置及方法，其具有在主机机箱的顶端安装有遮罩，而遮罩的内部涂设有避光材质，可以有效的避免因激光的外泄而对操作人员造成伤害，并且在遮罩内部所安装的输送带可以通过驱动电机的驱动来对金属双极板进行快速的的移动操作，并且在遮罩内部所安装的吸风机还位于输送带的内侧位置，并且通过吸风机的吸风可以快速的将放置在输送带之上的金属双极板进行快速的吸附作业，进而有效的代替了传统机械夹具容易对材质较薄的金属双极板造成损坏的问题出现。
本发明提供了金属双极板高速激光焊接的装置及方法，具体包括：主机机箱，所述主机机箱的内部前端插接有延伸箱，在主机机箱的顶端面还安装有接柱，在延伸箱的顶端还安装有接头，接柱与接头相匹配，当接柱与接头处于分离状态时，装置处于断电状态；
可选的，所述X轴导块的一侧面还固定连接有Z轴导轨，在Z轴导轨的一端安装有Z轴电机，在Z轴导轨的内部还转动连接有Z轴螺杆，Z轴电机用于驱动Z轴螺杆转动，在Z轴导轨的内部还滑动连接有Z轴导块，Z轴导块的内部开设有与Z轴螺杆相啮合的螺孔。
可选的，所述遮罩的内部安装有输送带，输送带位于吸风机的外侧位置，在输送带的内部安装有传动辊，主机机箱的一端还安装有驱动电机，驱动电机用于驱动输送带移动，在输送带上还放置有金属双极板。
可选的，所述主机机箱的顶端面后侧位置安装有Y轴导轨，在Y轴导轨的内部安装有电动推杆，在Y轴导轨的内部还滑动连接有Y轴导块，电动推杆用于推动Y轴导块在Y轴导轨内滑动。
可选的，所述Y轴导块的顶端面还固定连接有X轴导轨，在X轴导轨的一侧安装有X轴电机，在X轴导轨的内部转动连接有X轴螺杆，X轴电机用于驱动X轴螺杆转动，在X轴导轨的内部还转动连接有X轴导块，X轴导块的内部开设有用于与X轴螺杆相啮合的螺孔。
可选的，所述主机机箱的顶端面安装有遮罩，遮罩凸出主机机箱，且遮罩的内部涂设有遮光材质，在遮罩的内部安装有吸风机，在遮罩的内部开设有通槽，通槽也用于吸风机吸风。
可选的，所述Z轴导块的一端固定连接有振镜头，在振镜头的一侧安装有支架，在支架的内部还安装有激光光纤，在支架的另一侧还铰接有CCD镜头。
可选的，所述振镜头的底端安装有场镜，在振镜头的底端还呈环形阵列固定连接有连接板，连接板位于场镜的外侧位置，在连接板的底端还固定连接有光源，光源为环形结构，且光源位于场镜的正下方位置。
本发明公开了金属双极板高速激光焊接的装置的焊接方法，包括以下步骤：
1)、首先，将金属双极板放置到遮罩的内部位置，并通过将金属双极板放置到输送带的上方位置进行初步定位；
2)、然后，通过启动安装在遮罩内部的吸风机来将金属双极板吸附在输送带之上；
3)、然后，吸风机通过遮罩内部所开设的通槽进行吸风，通过吸风机的吸风来将金属双极板上所附着的杂物进行吸附清除，以确保金属双极板的焊接精度；
4)、然后，通过启动安装在主机机箱一侧的驱动电机对输送带进行驱动输送，使得输送带将放置在其上方的金属双极板移动到合适位置；
5)、然后，通过安装在支架内侧的CCD镜头对金属双极板进行快速定位，CCD镜头能够智能捕捉焊接标志点，便于振镜头精确定位焊接位置，进而达到更加实用的目的；
6)、然后，通过X轴螺杆与X轴导块的传动连接来调整振镜头的X向位置；
7)、然后，在当振镜头的Y向和X向均调整完毕后，通过启动安装在Z轴导轨顶端的Z轴电机对Z轴螺杆进行转动驱动，通过Z轴螺杆与Z轴导块的传动连接来驱动着振镜头在Z向内进行高度调节作业；
8)、然后，通过光源及场镜的匹配并通过振镜头对金属双极板进行快速的激光焊接作业，振镜头的镜片快速反射激光通过聚焦焊接，达到高速焊接的目的激光器采用非接触式加热，在保证加热效果的前提下防止产品受损。
有益效果
根据本发明的各实施例的焊接装置，与传统相比，其具有在主机机箱的顶端安装有Y轴导轨和X轴导轨以及Z轴导轨，进而在当安装在支架内侧的CCD镜头对放置在输送带上的金属双极板进行快速的精确定位后，通过Y轴导轨和X轴导轨以及Z轴导轨的快速移动使得振镜头进行精确定位的目的，进而达到更加实用的目的。
此外，主机机箱的内部安装有延伸箱，常态下延伸箱插接在主机机箱的内部位置，并通过接柱与接头的接触使得装置整体处于通电状态，而在当延伸箱与主机机箱进行分离后，接柱与接头也会快速的进行分离，进而达到更加安全的目的。
此外，通过在振镜头的底端安装有连接板，而在连接板的底端所设置的光源可以辅助振镜头对放置在输送带上侧的金属双极板进行快速且非接触方式的焊接操作，在保证加热效果的前提下防止产品受损，CCD镜头能够智能捕捉焊接标志点，便于振镜头精确定位焊接位置，提高了产品的稳定性和一致性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的焊接装置的前侧视的示意图；
图2示出了根据本发明实施例的焊接装置的俯侧视的示意图；
图3示出了根据本发明实施例的焊接装置的主机机箱至金属双极板展示的示意图；
图4示出了根据本发明实施例的焊接装置的Y轴导轨至X轴螺杆展示的示意图；
图5示出了根据本发明实施例的焊接装置的X轴导块至Z轴导块展示的示意图；
图6示出了根据本发明实施例的焊接装置的振镜头至光源展示的示意图；
图7示出了根据本发明实施例的焊接装置的图2中A处放大的示意图；
图8示出了根据本发明实施例的焊接装置的图2中B处放大的示意图；
附图标记列表
1、主机机箱；2、延伸箱；3、接柱；4、接头；5、遮罩；6、吸风机；7、输送带；8、驱动电机；9、金属双极板；10、Y轴导轨；11、电动推杆；12、Y轴导块；13、X轴导轨；14、X轴电机；15、X轴螺杆；16、X轴导块；17、Z轴导轨；18、Z轴电机；19、Z轴螺杆；20、Z轴导块；21、振镜头；22、支架；23、激光光纤；24、CCD镜头；25、场镜；26、连接板；27、光源。
具体实施方式
为了使得本发明的技术方案的目的、方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明的具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。除非另有说明，否则本文所使用的术语具有本领域通常的含义。附图中相同的附图标记代表相同的部件。
实施例：请参考图1至图8：
本发明提出了金属双极板高速激光焊接的装置及方法，包括：主机机箱1，主机机箱1的内部前端插接有延伸箱2，在主机机箱1的顶端面还安装有接柱3，在延伸箱2的顶端还安装有接头4，接柱3与接头4相匹配，当接柱3与接头4处于分离状态时，装置处于断电状态，振镜头21的底端安装有场镜25，在振镜头21的底端还呈环形阵列固定连接有连接板26，连接板26位于场镜25的外侧位置，在连接板26的底端还固定连接有光源27，光源27为环形结构，且光源27位于场镜25的正下方位置。
此外，根据本发明的实施例，如图1-4所示，主机机箱1的顶端面安装有遮罩5，遮罩5凸出主机机箱1，且遮罩5的内部涂设有遮光材质，在遮罩5的内部安装有吸风机6，在遮罩5的内部开设有通槽，通槽也用于吸风机6吸风，遮罩5的内部安装有输送带7，输送带7位于吸风机6的外侧位置，在输送带7的内部安装有传动辊，主机机箱1的一端还安装有驱动电机8，驱动电机8用于驱动输送带7移动，在输送带7上还放置有金属双极板9。
此外，根据本发明的实施例，如图1-6所示，主机机箱1的顶端面后侧位置安装有Y轴导轨10，在Y轴导轨10的内部安装有电动推杆11，在Y轴导轨10的内部还滑动连接有Y轴导块12，电动推杆11用于推动Y轴导块12在Y轴导轨10内滑动，Y轴导块12的顶端面还固定连接有X轴导轨13，在X轴导轨13的一侧安装有X轴电机14，在X轴导轨13的内部转动连接有X轴螺杆15，X轴电机14用于驱动X轴螺杆15转动，在X轴导轨13的内部还转动连接有X轴导块16，X轴导块16的内部开设有用于与X轴螺杆15相啮合的螺孔。
此外，根据本发明的实施例，如图1-8所示，X轴导块16的一侧面还固定连接有Z轴导轨17，在Z轴导轨17的一端安装有Z轴电机18，在Z轴导轨17的内部还转动连接有Z轴螺杆19，Z轴电机18用于驱动Z轴螺杆19转动，在Z轴导轨17的内部还滑动连接有Z轴导块20，Z轴导块20的内部开设有与Z轴螺杆19相啮合的螺孔，Z轴导块20的一端固定连接有振镜头21，在振镜头21的一侧安装有支架22，在支架22的内部还安装有激光光纤23，在支架22的另一侧还铰接有CCD镜头24。
本发明公开了金属双极板高速激光焊接的装置的焊接方法，包括以下步骤：
1)、首先，将金属双极板9放置到遮罩5的内部位置，并通过将金属双极板9放置到输送带7的上方位置进行初步定位；
2)、然后，通过启动安装在遮罩5内部的吸风机6来将金属双极板9吸附在输送带7之上；
3)、然后，吸风机6通过遮罩5内部所开设的通槽进行吸风，通过吸风机6的吸风来将金属双极板9上所附着的杂物进行吸附清除，以确保金属双极板9的焊接精度；
4)、然后，通过启动安装在主机机箱1一侧的驱动电机8对输送带7进行驱动输送，使得输送带7将放置在其上方的金属双极板9移动到合适位置；
5)、然后，通过安装在支架22内侧的CCD镜头24对金属双极板9进行快速定位，CCD镜头24能够智能捕捉焊接标志点，便于振镜头21精确定位焊接位置，进而达到更加实用的目的；
6)、然后，通过X轴螺杆15与X轴导块16的传动连接来调整振镜头21的X向位置；
7)、然后，在当振镜头21的Y向和X向均调整完毕后，通过启动安装在Z轴导轨17顶端的Z轴电机18对Z轴螺杆19进行转动驱动，通过Z轴螺杆19与Z轴导块20的传动连接来驱动着振镜头21在Z向内进行高度调节作业；
8)、然后，通过光源27及场镜25的匹配并通过振镜头21对金属双极板9进行快速的激光焊接作业，振镜头21的镜片快速反射激光通过聚焦焊接，达到高速焊接的目的激光器采用非接触式加热，在保证加热效果的前提下防止产品受损。
本实施例的具体使用方式与作用：将金属双极板9放置到遮罩5的内部位置，并通过将金属双极板9放置到输送带7的上方位置，然后通过启动安装在遮罩5内部的吸风机6来将金属双极板9吸附在输送带7之上，而在遮罩5的内部四侧面位置均开设有通槽，进而在当吸风机6通过遮罩5内部所开设的通槽进行吸风时，还可以将金属双极板9上所附着的杂物进行吸附清除，进而确保了金属双极板9在加工时的安全性；
然后通过启动安装在主机机箱1一侧的驱动电机8对输送带7进行驱动输送，使得输送带7将放置在其上方的金属双极板9移动到合适位置，然后即可根据输送带7上所放置的金属双极板9的位置不同来调整Y轴导轨10中的电动推杆11对Y轴导块12进行位置调整；
然后通过启动安装在X轴导轨13一侧的X轴电机14对X轴螺杆15进行转动驱动，通过X轴螺杆15与X轴导块16的传动连接来调整振镜头21的X向位置；
而在当振镜头21的Y向和X向均调整完毕后，通过启动安装在Z轴导轨17顶端的Z轴电机18对Z轴螺杆19进行转动驱动，通过Z轴螺杆19与Z轴导块20的传动连接来驱动着振镜头21在Z向内进行高度调节作业；
在电动推杆11和X轴电机14及Z轴电机18进行调整时，需要通过安装在支架22内侧的CCD镜头24对金属双极板9进行定位后快速移动，进而达到更加实用的目的；
通过光源27及场镜25的匹配并通过振镜头21对金属双极板9进行快速的激光焊接作业，在焊接完成后，当需要对主机机箱1内部的器械进行检修时，当延伸箱2从主机机箱1的内部取出时，安装在主机机箱1顶端的接柱3会与安装在延伸箱2顶端的接头4进行分离，此时装置整体会处于断电状态，进而达到确保装置使用安全的目的。
最后，需要说明的是，本发明在描述各个构件的位置及其之间的配合关系等时，通常会以一个/一对构件举例而言，然而本领域技术人员应该理解的是，这样的位置、配合关系等，同样适用于其他构件/其他成对的构件。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (9)

1.金属双极板高速激光焊接的装置，其特征在于，金属双极板高速激光焊接的装置，包括：主机机箱(1)，所述主机机箱(1)的内部前端插接有延伸箱(2)，在主机机箱(1)的顶端面还安装有接柱(3)，在延伸箱(2)的顶端还安装有接头(4)，接柱(3)与接头(4)相匹配，当接柱(3)与接头(4)处于分离状态时，装置处于断电状态。
2.如权利要求1所述金属双极板高速激光焊接的装置，其特征在于：所述主机机箱(1)的顶端面安装有遮罩(5)，遮罩(5)凸出主机机箱(1)，且遮罩(5)的内部涂设有遮光材质，在遮罩(5)的内部安装有吸风机(6)，在遮罩(5)的内部开设有通槽，通槽也用于吸风机(6)吸风。
3.如权利要求2所述金属双极板高速激光焊接的装置，其特征在于：所述遮罩(5)的内部安装有输送带(7)，输送带(7)位于吸风机(6)的外侧位置，在输送带(7)的内部安装有传动辊，主机机箱(1)的一端还安装有驱动电机(8)，驱动电机(8)用于驱动输送带(7)移动，在输送带(7)上还放置有金属双极板(9)。
4.如权利要求1所述金属双极板高速激光焊接的装置，其特征在于：所述主机机箱(1)的顶端面后侧位置安装有Y轴导轨(10)，在Y轴导轨(10)的内部安装有电动推杆(11)，在Y轴导轨(10)的内部还滑动连接有Y轴导块(12)，电动推杆(11)用于推动Y轴导块(12)在Y轴导轨(10)内滑动。
5.如权利要求4所述金属双极板高速激光焊接的装置，其特征在于：所述Y轴导块(12)的顶端面还固定连接有X轴导轨(13)，在X轴导轨(13)的一侧安装有X轴电机(14)，在X轴导轨(13)的内部转动连接有X轴螺杆(15)，X轴电机(14)用于驱动X轴螺杆(15)转动，在X轴导轨(13)的内部还转动连接有X轴导块(16)，X轴导块(16)的内部开设有用于与X轴螺杆(15)相啮合的螺孔。
6.如权利要求5所述金属双极板高速激光焊接的装置，其特征在于：所述X轴导块(16)的一侧面还固定连接有Z轴导轨(17)，在Z轴导轨(17)的一端安装有Z轴电机(18)，在Z轴导轨(17)的内部还转动连接有Z轴螺杆(19)，Z轴电机(18)用于驱动Z轴螺杆(19)转动，在Z轴导轨(17)的内部还滑动连接有Z轴导块(20)，Z轴导块(20)的内部开设有与Z轴螺杆(19)相啮合的螺孔。
7.如权利要求6所述金属双极板高速激光焊接的装置，其特征在于：所述Z轴导块(20)的一端固定连接有振镜头(21)，在振镜头(21)的一侧安装有支架(22)，在支架(22)的内部还安装有激光光纤(23)，在支架(22)的另一侧还铰接有CCD镜头(24)。
8.如权利要求7所述金属双极板高速激光焊接的装置，其特征在于：所述振镜头(21)的底端安装有场镜(25)，在振镜头(21)的底端还呈环形阵列固定连接有连接板(26)，连接板(26)位于场镜(25)的外侧位置，在连接板(26)的底端还固定连接有光源(27)，光源(27)为环形结构，且光源(27)位于场镜(25)的正下方位置。
9.如权利要求1-8所述金属双极板高速激光焊接的装置的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、首先，将金属双极板(9)放置到遮罩(5)的内部位置，并通过将金属双极板(9)放置到输送带(7)的上方位置进行初步定位；
2)、然后，通过启动安装在遮罩(5)内部的吸风机(6)来将金属双极板(9)吸附在输送带(7)之上；
3)、然后，吸风机(6)通过遮罩(5)内部所开设的通槽进行吸风，通过吸风机(6)的吸风来将金属双极板(9)上所附着的杂物进行吸附清除，以确保金属双极板(9)的焊接精度；
4)、然后，通过启动安装在主机机箱(1)一侧的驱动电机(8)对输送带(7)进行驱动输送，使得输送带(7)将放置在其上方的金属双极板(9)移动到合适位置；
5)、然后，通过安装在支架(22)内侧的CCD镜头(24)对金属双极板(9)进行快速定位，CCD镜头(24)能够智能捕捉焊接标志点，便于振镜头(21)精确定位焊接位置，进而达到更加实用的目的；
6)、然后，通过X轴螺杆(15)与X轴导块(16)的传动连接来调整振镜头(21)的X向位置；
7)、然后，在当振镜头(21)的Y向和X向均调整完毕后，通过启动安装在Z轴导轨(17)顶端的Z轴电机(18)对Z轴螺杆(19)进行转动驱动，通过Z轴螺杆(19)与Z轴导块(20)的传动连接来驱动着振镜头(21)在Z向内进行高度调节作业；
8)、然后，通过光源(27)及场镜(25)的匹配并通过振镜头(21)对金属双极板(9)进行快速的激光焊接作业，振镜头(21)的镜片快速反射激光通过聚焦焊接，达到高速焊接的目的激光器采用非接触式加热，在保证加热效果的前提下防止产品受损。
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