CN115070206A - 一种移动装置、移动焊接设备及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供移动装置、移动焊接设备及焊接方法,本发明涉及自动化设备技术领域。设置有环形轨道的圆盘，所述圆盘的上方连接旋转轴，所述旋转轴上连接有放置部，所述旋转轴转动带动所述放置部沿所述环形轨道移动。本发明可提升设备空间利用率。

Description

一种移动装置、移动焊接设备及焊接方法

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种移动装置、移动焊接设备及焊接方法。

背景技术

目前的满焊焊接工站，多数为线性传送产品。将产品移动至焊接位后，通过激光焊接头将激光作用到工件上，两者需要保证相对静止。然而此种焊接方式需要频繁启停运输工位，导致设备焊接效率低下；若要大幅度提高焊接效率，则仅能通过增加硬件设备实现，从而使成本与设备空间要求大幅度提高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种移动装置、移动焊接设备及焊接方法，旨在解决现有设备中需要频繁启停运输工位，导致设备工作效率低下的技术问题。

本发明提供一种移动装置，设置有环形轨道的圆盘，所述圆盘的上方连接旋转轴，所述旋转轴上连接有放置部，所述旋转轴转动带动放置部沿所述环形轨道移动；所述旋转轴的上方设有上下料机构，所述上下料机构在驱动装置的作用下沿中心轴转动或上下移动，所述上下料机构设有一个或多个真空吸盘，所述真空吸盘将吸取到的电芯放入所述放置部中、并将吸取到的盖帽放入所述电芯上之后，所述真空吸盘向下移动将所述盖帽压紧在所述电芯上，得到待焊接产品。

可选的，设有可旋转的第一转盘结构和第二转盘结构；所述第一转盘结构的外缘设有与电芯外壁相适配的凹槽，所述第一转盘结构旋转将所述电芯搬运至第一上料工位；所述第二转盘结构的上表面用于放置盖帽，第二转盘结构转动将盖帽搬运至第二上料工位。

可选的，环形轨道由多个区域构成，至少有两个区域距中心轴的距离不同。

可选的，所述放置部的下方安装有滑块，在所述旋转轴带动所述放置部旋转时，所述滑块沿所述环形轨道移动，进而带动待焊接产品沿预置轴向轨迹移动；所述滑块的上方与所述放置部的伸缩部相互配合连接，在所述旋转轴带动所述放置部旋转时，所述放置部的位置在所述伸缩部的带动下随所述环形轨迹的变化而变化，进而带动所述待焊接产品沿预置径向轨迹发生移动。

可选的，伸缩部为弹性件。

可选的，放置部的伸缩部上方设有自转部，所述自转部在DD马达的带动下自转，所述自转部为拖杯，所述拖杯内设有容纳腔，所述容纳腔用于放置待焊接产品。

可选的，自转部内设有弹性部件，当将待焊接产品放置于放置部内时，通过所述弹性部件的弹力将待焊接产品压紧，进而在放置部的底部沿圆盘的环形轨道移动时，防止待焊接产品晃动。

提供一种移动焊接设备，设有激光输出端，所述激光输出端输出激光对放置于放置部的焊接产品进行焊接，所述激光输出端为发出一种激光的单光激光器或为发出多种激光的复合激光器；

当激光输出端发出复合激光时，复合激光器内部设有合束镜，合束镜用于将两种激光束集合在一起；当激光输出端发出单束激光时，单束激光先通过棱镜再到达待焊接产品，棱镜可以在旋转电机的带动下摆动。

当为复合激光器时，各个激光束之间同轴或非同轴输出。

可选的，当待焊接产品到达目标位置时，所述激光输出端输出激光对所述待焊接产品进行焊接，激光的焦点与待焊接产品之间的最大距离∆x≤0.2mm。

提供一种焊接方法，通过上述移动焊接设备来实现焊接步骤，包括：

步骤S10，将待焊接产品放置于放置部内，在所述旋转轴旋转并带动所述放置部沿所述圆盘的环形轨道移动，进而带动待焊接产品沿预置轨迹移动；

步骤S20，当所述待焊接产品移动到目标位置时，通过激光输出端对所述待焊接产品进行焊接。当激光输出端输出多束激光束时，所述至少有一束激光束能够相对于待焊接产品摆动，例如将盖帽焊接在电芯。

可选的，激光输出端由第一激光模块和第二激光模块构成；焊接时，通过压紧机构将盖帽压紧在电芯上，通过所述第一激光模块以较低频率出光，形成一定数量的焊点，使盖帽与电芯完成预焊固定；通过第二激光模块连续出光，两束激光通过合束聚焦到焊接区域，形成更密集的焊点，将所述盖帽和所述电芯焊接在一起。

本发明的有益效果为：实现产品转盘运输，且在运输途中完成焊接。打破线性运输所产生的效率瓶颈；提升效率的同时降低硬件成本。提升设备空间利用率。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明圆盘局部结构示意图；

图3为本发明带有真空吸盘的局部结构示意图；

图4为本发明光路示意图；

图5为本发明焊接方法运行步骤示意图；

图6为本发明不同区域的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明进行进一步说明：

参照图1-图4，设置有环形轨道的圆盘3，圆盘3的上方设有旋转轴4，旋转轴4连接有用于放置待焊接产品1的放置部，在旋转轴4转动时，放置部的底部沿圆盘3的环形轨道移动，进而带动待焊接产品1沿预置轨迹移动；放置部的下方安装有滑块6，在旋转轴4带动放置部旋转时，滑块6沿圆盘3的环形轨道移动，进而带动待焊接产品1沿预置轨迹移动。滑块6的上方与放置部下方通过伸缩部相互配合连接，在旋转轴4带动放置部旋转时，在伸缩部带动下，放置部的位置随圆盘3的环形轨迹的变化而变化，进而带动待焊接产品1沿预置径向方向发生移动；旋转轴4的上方设有上下料机构8，上下料机构8在驱动装置的作用下沿中心轴转动或上下移动，驱动装置包括下压气缸或旋转气缸；上下料机构8设有一个或多个真空吸盘9。所述真空吸盘9将吸取到的电芯13放入所述放置部中、并将吸取到的盖帽14放入所述电芯13上之后，所述真空吸盘9向下移动将所述盖帽14压紧在所述电芯13上，得到待焊接产品1，由于真空吸盘9是从上而下将盖帽14压紧在电芯13上，形成待焊接产品1，因此电芯13和盖帽14在随放置部沿环形轨迹旋转时，不会由于离心力的作用而发生位移，可提高焊接精度。

进一步，伸缩部为由滑轨7和滑块构成的滑动机构，或为弹性件。旋转轴4在圆盘3的轴向方向上可伸缩，旋转轴4伸缩时带动放置部上升或下降；或者，放置部能够可拆卸地安装在旋转轴4不同高度位置，通过上述方式实现待焊接产品1在轴向方向的位置可调节，因此能够通过固定位置不变的激光器对待焊接产品1的不同位置进行焊接。环形轨道能够为规则的环形轨道或不规则的环形轨道。所述放置部能够带动所述待焊接产品1自转。放置部的伸缩部上方设有自转部，所述自转部在DD马达26的带动下自转，所述自转部为拖杯5，所述拖杯5内设有容纳腔，所述容纳腔用于放置待焊接产品1。自转部内设有弹性部件，当将待焊接产品1放置于放置部内时，通过所述弹性部件的弹力将待焊接产品1压紧，进而在放置部的底部沿圆盘3的环形轨道移动时，防止待焊接产品1晃动。环形轨道可以是规则的环形结构，也可以是如图6所示的不规则的环形结构。

参照图1-图4，在一实施例中，放置部的伸缩部上方设有自转部，自转部在驱动机构的带动下自转，自转部为拖杯5，拖杯5内设有容纳腔，容纳腔用于放置待焊接产品1，拖杯5的下方设有带动所述拖杯5自转的DD马达26；或放置部为夹具，夹具用于夹紧待焊接产品1，夹具在旋转气缸的作用下实现旋转；或放置部为与待焊接产品1大小相适配的治具。

参照图6，在一实施例中，圆盘3的环形轨道由多个区域构成，至少有两个区域距中心轴的距离不同；当为两个区域时，第一区域与中心轴之间的距离为L，第二区域与中心轴之间的距离为M，所述L＞M。

参照图1-图4，在一实施例中，滑块6的下部设有导向柱，导向柱放置于环形轨道的导向槽内。

参照图1-图4，在一实施例中，设有可旋转的第一转盘结构16和第二转盘结构17，第一转盘结构16将电芯13搬运至第一上料工位；第二转盘结构17将盖帽14搬运至第二上料工位；第一转盘结构16的外缘设有与电芯13外壁相适配的凹槽；第二转盘结构17的上表面用于放置盖帽14。可通过电机或旋转气缸来带动第一转盘结构16和第二转盘结构17分别转动；或者电芯放在传送带上，传送带长度方向的一侧设有防止电芯掉落的挡板，长度方向的另一侧设有第一转盘结构16，传送带带动电芯到达第一转盘结构16凹槽位置，第一转盘结构16转动，将凹槽位置的电芯移动到第一上料工位。

参照图1-图4，在一实施例中，在上下料机构8上下移动或沿中心轴转动时，真空吸盘也随之上下移动或沿中心轴转动，真空吸盘到达第一上料工位或第二上料工位的上方，将电芯搬运至放置部，将盖帽放置于电芯上。

参照图1-图4，在一实施例中，真空吸盘9将位于第一上料工位的电芯13放入放置部中、并将位于第二上料工位的盖帽14放入电芯13上之后，真空吸盘9向下移动将盖帽14压紧在电芯13上。

提供一种移动焊接设备，包括上述任一项移动装置，设有对用于对待焊接产品1进行焊接的激光输出端12，激光输出端12能够发出单束激光或复合激光；

当激光输出端12发出复合激光时，复合激光器内部设有合束镜15，合束镜15用于将两种激光束集合在一起；当激光输出端12发出单束激光时，单束激光先通过棱镜再到达待焊接产品，棱镜可以在旋转电机的带动下摆动。

或当激光输出端12为复合激光器时，各个激光束之间同轴或非同轴输出。

参照图1-图5，在一实施例中，当待焊接产品1到达目标位置时，激光输出端12输出激光对待焊接产品1进行焊接，激光的焦点与待焊接产品1之间的最大距离∆x≤0.2mm；激光输出端12的位置可移动。激光输出端12安装在Z轴模组10上，Z轴模组10下方连接X轴模组11，在上述模组的作用下，激光输出端12实现上下左右移动；或者激光输出端12安装在转盘上，转盘转动带动激光输出端12位置发生变化。

提供一种焊接方法，包括：

步骤S10，将待焊接产品1放置于放置部内，在旋转轴4旋转并带动放置部沿圆盘3的环形轨道移动，进而带动待焊接产品1沿预置轨迹移动；

步骤S20，当待焊接产品1移动到目标位置时，通过激光输出端12对待焊接产品1进行焊接。当激光输出端12输出多束激光束时，至少有一束激光束能够相对于待焊接产品摆动，例如将盖帽14焊接在电芯13；

步骤S20包括：

步骤S201，当激光输出端12输出两束激光束时；所述激光输出端12由第一激光模块和第二激光模块构成；

在焊接时，通过第一激光模块以较低频率出光，形成一定数量的焊点，使盖帽14与电芯13完成预焊固定；

通过第二激光模块连续出光，两束激光通过激光出射头合束聚焦到焊接区域，形成更密集的焊点，而完成密封焊接；在本方法中，一方面，通过半导体激光和YAG激光同时焊接，利用半导体激光的能量补偿减少YAG激光器的单脉冲能量，从而实现更高频率的焊接，从而提高焊接速度，同时保留了YAG激光器焊接一致性高的优点。另一方面，在焊接时，旋转轴4旋转和/或放置部带动盖帽14与电芯13一起自转，可对待焊接区域的360°进行全面焊接，该方法解决了现有技术存在的焊接效率低的技术缺陷。

进一步地，在一实施例中，电芯13和盖帽14的材质为铝合金；

进一步地，在一实施例中，第一激光模块的最大功率为600w，第二激光模块的最大功率为2000w；

进一步地，在一实施例中，第一激光模块输出YAG激光，YAG激光的波长为1064nm，第二激光模块输出半导体激光，半导体激光的波长为915nm；

进一步地，在一实施例中，激光出射头YAG准直长度为150mm，半导体准直长度为90mm，聚焦长度为180mm。

进一步地，在一实施例中，YAG激光的光纤纤经为600um，半导体激光的光纤纤经为400um；

进一步地，在一实施例中，YAG激光的聚焦光斑直径为720um，半导体激光的聚焦光斑为800um；

进一步地，在一实施例中，预焊时YAG功率为3-4kw，脉宽为3-4ms；焊接速度为40-60mm/s；

进一步地，在一实施例中，满焊时YAG功率为6-7kw，脉宽为7-8ms，频率为半导体功率为500-1500w；焊接速度为15-20mm/s；

进一步地，在一实施例中，预焊时YAG激光器发出的激光频率为4-7hz；

进一步地，在一实施例中，满焊时YAG激光器发出的激光频率为45-60hz。

本发明通过半导体激光和YAG激光同时焊接，利用半导体激光的能量补偿减少YAG激光器的单脉冲能量，从而实现更高频率的焊接，从而提高焊接速度，同时保留了YAG激光器焊接一致性高的优点；

以上结合具体实施例对本发明的技术原理进行了描述。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动装置，其特征在于，设置有环形轨道的圆盘（3），所述圆盘（3）的上方连接旋转轴（4），所述旋转轴（4）上连接有放置部，所述旋转轴（4）转动带动放置部沿所述环形轨道移动；所述旋转轴（4）的上方设有上下料机构（8），所述上下料机构（8）在驱动装置的作用下沿中心轴转动或上下移动，所述上下料机构（8）设有一个或多个真空吸盘（9），所述真空吸盘（9）将吸取到的电芯（13）放入所述放置部中、并将吸取到的盖帽（14）放入所述电芯（13）上之后，所述真空吸盘（9）向下移动将所述盖帽（14）压紧在所述电芯（13）上，得到待焊接产品（1）。

2.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，设有可旋转的第一转盘结构（16）和第二转盘结构（17）；所述第一转盘结构（16）的外缘设有与电芯（13）外壁相适配的凹槽，所述第一转盘结构（16）旋转将所述电芯（13）搬运至第一上料工位；所述第二转盘结构（17）的上表面用于放置盖帽（14），第二转盘结构（17）转动将盖帽（14）搬运至第二上料工位。

3.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，环形轨道由多个区域构成，至少有两个区域距中心轴的距离不同。

4.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，所述放置部的下方安装有滑块（6），在所述旋转轴（4）带动所述放置部旋转时，所述滑块（6）沿所述环形轨道移动，进而带动待焊接产品（1）沿预置轴向轨迹移动；所述滑块（6）的上方与所述放置部的伸缩部相互配合连接，在所述旋转轴（4）带动所述放置部旋转时，所述放置部的位置在所述伸缩部的带动下随所述环形轨迹的变化而变化，进而带动所述待焊接产品（1）沿预置径向轨迹发生移动。

5.根据权利要求4所述的移动装置，其特征在于，伸缩部为弹性件。

6.根据权利要求1所述的移动装置，其特征在于，放置部的伸缩部上方设有自转部，所述自转部在DD马达（26）的带动下自转，所述自转部为拖杯（5），所述拖杯（5）内设有容纳腔，所述容纳腔用于放置待焊接产品（1）。

7.一种移动焊接设备，包括权利要求1-6中任一项所述的移动装置，其特征在于，设有激光输出端（12），所述激光输出端（12）输出激光对放置于放置部的待焊接产品（1）进行焊接，所述激光输出端（12）为发出一种激光的单光激光器或为发出多种激光的复合激光器；当所述激光输出端（12）发出复合激光时，光路内设有合束镜（15），所述合束镜（15）用于将两种激光束集合在一起；当所述激光输出端（12）发出单束激光时，所述单束激光先通过棱镜再到达待焊接产品，所述棱镜可以在旋转电机的带动下摆动。

8.根据权利要求7所述的移动焊接设备，其特征在于，当待焊接产品（1）到达目标位置时，所述激光输出端（12）输出激光对所述待焊接产品（1）进行焊接，激光的焦点与待焊接产品（1）之间的最大距离∆x≤0.2mm。

9.一种焊接方法，由权利要求7或8所述的移动焊接设备来实现焊接步骤，其特征在于，包括：

步骤S10，将待焊接产品（1）放置于放置部，在所述旋转轴（4）转动时，所述放置部的底部沿所述圆盘（3）的环形轨道移动，进而带动待焊接产品（1）沿预置轨迹移动；

步骤S20，当所述待焊接产品（1）移动到目标位置时，通过激光输出端（12）对所述待焊接产品（1）进行焊接。

10.根据权利要求9所述的焊接方法，其特征在于，包括：激光输出端（12）由第一激光模块和第二激光模块构成；在焊接时，通过压紧机构将盖帽压紧在电芯上，通过所述第一激光模块以较低频率出光，形成一定数量的焊点，使盖帽与电芯完成预焊固定；通过第二激光模块连续出光，两束激光通过合束聚焦到焊接区域，形成更密集的焊点，将所述盖帽和所述电芯焊接在一起。

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