CN115647573A - 大功率激光异种材料复合焊接柔性系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了大功率激光异种材料复合焊接柔性系统，包括环形输送辊道，环形输送辊道内放置有多个输送板，每个输送板的上端面均对称设置有两个中间挤压板和两个侧边挤压板，每个输送板上均设置有升降框，每个中间挤压板和每个侧边挤压板的侧壁上均开设有抵触槽，每个升降框的内壁上设置有四个配合对应抵触槽使用的抵触辊，升降框上设置有按压组件；本发明在使用的过程中，当ABB六轴机器人对二者进行焊接时，升降框向下移动，在此过程中，抵触辊在抵触槽移动，在抵触辊移动的过程中，通过设置的抵触弹簧，将升降框附近的极耳进一步的贴合在铜排的表面，保证焊接质量，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及大功率激光异种材料复合焊接柔性系统。
背景技术
现有的焊接设备在对极耳和铜排进行焊接作业时，通过设置的压紧卡具对极耳和铜排进行贴合压紧，由于抵触板的面积较大，并且也为了避免推动气缸造成极耳和铜排的损坏，极耳和铜排间还会有微量间隙，影响焊接质量。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的大功率激光异种材料复合焊接柔性系统。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
大功率激光异种材料复合焊接柔性系统，包括环形输送辊道，所述环形输送辊道内放置有多个输送板，每个输送板的上端面均对称设置有两个中间挤压板和两个侧边挤压板，每个输送板上均设置有升降框，每个中间挤压板和每个侧边挤压板的侧壁上均开设有抵触槽，每个升降框的内壁上设置有四个配合对应抵触槽使用的抵触辊，升降框上设置有按压组件。
作为本发明的进一步技术方案，每个所述升降框的内壁上均开设有四个内凹槽，每个内凹槽内均设置有辊筒架，每个抵触辊均转动设置与对应的辊筒架内。
作为本发明的进一步技术方案，每个所述辊筒架的外侧壁上均对称固定有两个导向杆，每个导向杆均贯穿升降框，每个辊筒架与对应内凹槽的内壁之间均固定有两个抵触弹簧，每个抵触弹簧均活动套设在对应导向杆的外侧壁上。
作为本发明的进一步技术方案，所述按压组件包括对称固定在升降框内壁上的多个连接底座，每个连接底座内均设置有连接板，每个连接板的一侧均固定有按压板。
作为本发明的进一步技术方案，每个所述连接板的底部均固定有多个安装孔，每个安装孔的内壁上均固定有弹力绳，每个弹力绳远离安装孔内壁的一端均与连接底座的内底部固定连接。
作为本发明的进一步技术方案，每个所述输送板的上端面均对称固定有两个中间气缸，每个中间气缸伸缩端的末端与对应中间挤压板的侧壁固定连接，每个输送板的上端面还对称固定有两个侧边气缸，每个侧边气缸伸缩端的末端均固定有连接头，每个侧边挤压板与对应连接头的侧壁固定连接。
作为本发明的进一步技术方案，每个所述连接头的一侧均固定有电机，电机驱动轴的末端固定连接有丝杆，每个升降框的两侧均固定有侧边耳板，丝杆螺纹贯穿对应的侧边耳板，每个电机的底部均固定有移动板，移动板的底部转动设置有多个移动轮。
作为本发明的进一步技术方案，所述环形输送辊道的一侧固定有应急退回轨道，应急退回轨道上设置有ABB六轴机器人，ABB六轴机器人的机械臂上设置有焊接终端和在线监视器，每个输送板的上端面均设置有输送带一和输送带二，环形输送辊道的另一侧固定有放置架，放置架上设置有放置板，放置板与输送带二平齐。
本发明的有益效果：
1、当ABB六轴机器人对二者进行焊接时，升降框向下移动，在此过程中，抵触辊在抵触槽移动，在抵触辊移动的过程中，通过设置的抵触弹簧，将升降框附近的极耳进一步的贴合在铜排的表面，保证焊接质量，操作方便。
2、当升降框向下移动的过程中，连接板一侧的按压板会与极耳和铜排的上端面接触，在此过程中，连接板也会贴合在铜排的一侧，连接板与按压板连接成L形，抵触在极耳和铜排的上表面拐角处，当升降框继续向下移动时，连接板与按压板不能继续向下移动，此时连接底座继续跟随升降框向下移动，此时弹力绳被拉伸，此时弹力绳存储一定的弹性势能，从而将连接板与按压板按压贴合在极耳和铜排的上端面拐角处，进一步将二者牢牢的挤压在一起，使用方便。
3、当极耳和铜排靠近ABB六轴机器人后，在升降框的配合下，使ABB六轴机器人可以对极耳和铜排进行焊接，透过每片绝缘压板的空隙完成铜排与极耳的激光连续高速焊接；焊接过程中对铜排和极耳焊接表面喷惰性气体，防止焊口的氧化，焊接过程中采用激光同轴红外采样检测，根据采样结果进行数据分析，判断断焊、虚焊，激光器在线完成补焊，当二次补焊后仍不合格时，中间挤压板、侧边挤压板和升降框回到初始位置，此时输送带一工作，带动铜排和极耳移动靠近输送带二，直至铜排和极耳完全移动到输送带二上，然后输送带二工作，带动铜排和极耳靠近放置板，直至将铜排和极耳移动到放置板上，完成对部分铜排和极耳的下线，使用方便。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的中间气缸与中间挤压板的连接示意图；
图3为本发明的中间挤压板的结构示意图；
图4为本发明的升降框的结构示意图；
图5为本发明的辊筒架与导向杆的连接示意图；
图6为本发明的连接板与按压板的连接示意图。
图中：1、环形输送辊道；2、输送板；3、中间挤压板；4、侧边挤压板；5、升降框；6、抵触槽；7、抵触辊；8、内凹槽；9、辊筒架；10、导向杆；11、抵触弹簧；12、连接底座；13、连接板；14、按压板；15、弹力绳；16、中间气缸；17、侧边气缸；18、连接头；19、电机；20、侧边耳板；21、应急退回轨道；22、ABB六轴机器人；23、输送带一；24、输送带二；25、放置架；26、放置板。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
参照图1-图6，大功率激光异种材料复合焊接柔性系统，包括环形输送辊道1，环形输送辊道1内放置有多个输送板2，每个输送板2的上端面均对称设置有两个中间挤压板3和两个侧边挤压板4，每个输送板2上均设置有升降框5，每个中间挤压板3和每个侧边挤压板4的侧壁上均开设有抵触槽6，每个升降框5的内壁上设置有四个配合对应抵触槽6使用的抵触辊7，升降框5上设置有按压组件。
将极耳滚压和压平后，将其与铜排一起放置到输送板2上，然后通过环形输送辊道1，将极耳与铜排一起输送到靠近ABB六轴机器人22的位置，然后通过ABB六轴机器人22将极耳与铜排焊接在一起，当极耳与铜排一起放置到输送板2上后，两个中间挤压板3和每个侧边挤压板4靠近极耳与铜排，此时升降框5也向下移动一定的距离，将极耳挤压贴合铜排，当ABB六轴机器人22对二者进行焊接时，升降框5向下移动，在此过程中，抵触辊7在抵触槽6移动，在抵触辊7移动的过程中，通过设置的抵触弹簧11，将升降框5附近的极耳进一步的贴合在铜排的表面，保证焊接质量，操作方便。
每个升降框5的内壁上均开设有四个内凹槽8，每个内凹槽8内均设置有辊筒架9，每个抵触辊7均转动设置与对应的辊筒架9内，每个辊筒架9的外侧壁上均对称固定有两个导向杆10，每个导向杆10均贯穿升降框5，通过设置的导向杆10，一方面辊筒架9进行导向，另一方面对抵触弹簧11进行支撑，每个辊筒架9与对应内凹槽8的内壁之间均固定有两个抵触弹簧11，每个抵触弹簧11均活动套设在对应导向杆10的外侧壁上。
由于中间挤压板3和侧边挤压板4自身存在一定的厚度，当抵触辊7进入到抵触槽6内后，抵触辊7和辊筒架9向靠近内凹槽8的方向移动，在此过程中，两个抵触弹簧11被挤压收缩，存储弹性势能，在抵触弹簧11弹性势能的作用下，使抵触辊7挤压对应的中间挤压板3和侧边挤压板4，在保证挤压贴合的同时，避免造成极耳和铜排的形变损坏。
按压组件包括对称固定在升降框5内壁上的多个连接底座12，每个连接底座12内均设置有连接板13，每个连接板13的一侧均固定有按压板14，每个连接板13的底部均固定有多个安装孔，每个安装孔的内壁上均固定有弹力绳15，每个弹力绳15远离安装孔内壁的一端均与连接底座12的内底部固定连接。
各个连接板13首先是放置在对应连接底座12内的，当升降框5向下移动的过程中，连接板13一侧的按压板14会与极耳和铜排的上端面接触，在此过程中，连接板13也会贴合在铜排的一侧，连接板13与按压板14连接成L形，抵触在极耳和铜排的上表面拐角处，当升降框5继续向下移动时，连接板13与按压板14不能继续向下移动，此时连接底座12继续跟随升降框5向下移动，此时弹力绳15被拉伸，此时弹力绳15存储一定的弹性势能，从而将连接板13与按压板14按压贴合在极耳和铜排的上端面拐角处，进一步将二者牢牢的挤压在一起，使用方便。
每个输送板2的上端面均对称固定有两个中间气缸16，每个中间气缸16伸缩端的末端与对应中间挤压板3的侧壁固定连接，每个输送板2的上端面还对称固定有两个侧边气缸17，每个侧边气缸17伸缩端的末端均固定有连接头18，每个侧边挤压板4与对应连接头18的侧壁固定连接。
当极耳和铜排放置到输送板2上后，两个中间气缸16的伸缩端伸长，从而推动两个中间挤压板3靠近极耳和铜排，对其继续Y方向的定位，在此过程中，两个侧边气缸17的伸缩端伸长，推动两个侧边挤压板4靠近极耳和铜排，对二者进行X方向的定位。
每个连接头18的一侧均固定有电机19，电机19驱动轴的末端固定连接有丝杆，每个升降框5的两侧均固定有侧边耳板20，丝杆螺纹贯穿对应的侧边耳板20，每个电机19的底部均固定有移动板，移动板的底部转动设置有多个移动轮，当两个侧边气缸17的伸缩端伸长时，通过连接头18也带动电机19一起移动，从而通过丝杆带动侧边耳板20和升降框5一起移动，当两个侧边挤压板4移动到指定位置后，升降框5也到达指定位置，此时两个电机19的驱动轴转动，从而带动丝杆正向转动，从而驱动侧边耳板20和升降框5向下移动，从而使升降框5可以达到一定的使用功能。
环形输送辊道1的一侧固定有应急退回轨道21，应急退回轨道21上设置有ABB六轴机器人22，ABB六轴机器人22的机械臂上设置有焊接终端和在线监视器，每个输送板2的上端面均设置有输送带一23和输送带二24，输送板2的上端面开设有配合输送带一23和输送带二24使用的下沉槽一和下沉槽二，输送带一23和输送带二24平齐，环形输送辊道1的另一侧固定有放置架25，放置架25上设置有放置板26，放置板26与输送带二24平齐，当极耳和铜排靠近ABB六轴机器人22后，在升降框5的配合下，使ABB六轴机器人22可以对极耳和铜排进行焊接，透过每片绝缘压板的空隙完成铜排与极耳的激光连续高速焊接；焊接过程中对铜排和极耳焊接表面喷惰性气体，防止焊口的氧化，焊接过程中采用激光同轴红外采样检测，根据采样结果进行数据分析，判断断焊、虚焊，激光器在线完成补焊，二次补焊后仍不合格，转入NG，人工应急处理。
当二次补焊后仍不合格时，中间挤压板3、侧边挤压板4和升降框5回到初始位置，此时输送带一23工作，带动铜排和极耳移动靠近输送带二24，直至铜排和极耳完全移动到输送带二24上，然后输送带二24工作，带动铜排和极耳靠近放置板26，直至将铜排和极耳移动到放置板26上，完成对部分铜排和极耳的下线，使用方便。
该柔性系统区别于市场上常见的针对某一项目单一参数设定的局限，铜铝焊接材料的厚度可以灵活设定，其材料厚度范围为：3～10mm。
该柔性系统一次焊接良率达到98％，二次焊接良率99.7％，核心设备舍去传统的基于的激光焊接机，采用德国通快的碟片式振镜激光焊核心部件。数据采集部分自主研发通道FPGA高速采集板卡，功能定位将比市场采购品牌板卡更加精确，今后可以泛用于锂电池在线检测生产线的各种测试系统中，形成单一产品。
大功率激光焊接是动力电池/储能电池自动化生产必要的环节，我们在此环节引入柔性换的理念，避免了生产线制造对象单一的问题，可以进行生产线产品快速切换，结合将来的MES系统，可以达到混线生产的目标。
机器人、工业视觉、高精度传感器、大功率激光焊接等手段，保证了大功率激光焊接动力电池的自动化和智能化，积累数据，进行大数据分析，分析结果通过MES系统将改进参数自动更新至执行系统。
本发明在使用时，将极耳滚压和压平后，将其与铜排一起放置到输送板2上，然后通过环形输送辊道1，将极耳与铜排一起输送到靠近ABB六轴机器人22的位置，然后通过ABB六轴机器人22将极耳与铜排焊接在一起，当极耳与铜排一起放置到输送板2上后，两个中间挤压板3和每个侧边挤压板4靠近极耳与铜排，此时升降框5也向下移动一定的距离，将极耳挤压贴合铜排，当ABB六轴机器人22对二者进行焊接时，升降框5向下移动，在此过程中，抵触辊7在抵触槽6移动，在抵触辊7移动的过程中，通过设置的抵触弹簧11，将升降框5附近的极耳进一步的贴合在铜排的表面，保证焊接质量，操作方便；
各个连接板13首先是放置在对应连接底座12内的，当升降框5向下移动的过程中，连接板13一侧的按压板14会与极耳和铜排的上端面接触，在此过程中，连接板13也会贴合在铜排的一侧，连接板13与按压板14连接成L形，抵触在极耳和铜排的上表面拐角处，当升降框5继续向下移动时，连接板13与按压板14不能继续向下移动，此时连接底座12继续跟随升降框5向下移动，此时弹力绳15被拉伸，此时弹力绳15存储一定的弹性势能，从而将连接板13与按压板14按压贴合在极耳和铜排的上端面拐角处，进一步将二者牢牢的挤压在一起，使用方便；
当极耳和铜排靠近ABB六轴机器人22后，在升降框5的配合下，使ABB六轴机器人22可以对极耳和铜排进行焊接，透过每片绝缘压板的空隙完成铜排与极耳的激光连续高速焊接；焊接过程中对铜排和极耳焊接表面喷惰性气体，防止焊口的氧化，焊接过程中采用激光同轴红外采样检测，根据采样结果进行数据分析，判断断焊、虚焊，激光器在线完成补焊；
当二次补焊后仍不合格时，中间挤压板3、侧边挤压板4和升降框5回到初始位置，此时输送带一23工作，带动铜排和极耳移动靠近输送带二24，直至铜排和极耳完全移动到输送带二24上，然后输送带二24工作，带动铜排和极耳靠近放置板26，直至将铜排和极耳移动到放置板26上，完成对部分铜排和极耳的下线，使用方便。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.大功率激光异种材料复合焊接柔性系统，包括环形输送辊道(1)，其特征在于，所述环形输送辊道(1)内放置有多个输送板(2)，每个输送板(2)的上端面均对称设置有两个中间挤压板(3)和两个侧边挤压板(4)，每个输送板(2)上均设置有升降框(5)，每个中间挤压板(3)和每个侧边挤压板(4)的侧壁上均开设有抵触槽(6)，每个升降框(5)的内壁上设置有四个配合对应抵触槽(6)使用的抵触辊(7)，升降框(5)上设置有按压组件。
2.根据权利要求1所述的大功率激光异种材料复合焊接柔性系统，其特征在于，每个所述升降框(5)的内壁上均开设有四个内凹槽(8)，每个内凹槽(8)内均设置有辊筒架(9)，每个抵触辊(7)均转动设置与对应的辊筒架(9)内。
3.根据权利要求2所述的大功率激光异种材料复合焊接柔性系统，其特征在于，每个所述辊筒架(9)的外侧壁上均对称固定有两个导向杆(10)，每个导向杆(10)均贯穿升降框(5)，每个辊筒架(9)与对应内凹槽(8)的内壁之间均固定有两个抵触弹簧(11)，每个抵触弹簧(11)均活动套设在对应导向杆(10)的外侧壁上。
4.根据权利要求1所述的大功率激光异种材料复合焊接柔性系统，其特征在于，所述按压组件包括对称固定在升降框(5)内壁上的多个连接底座(12)，每个连接底座(12)内均设置有连接板(13)，每个连接板(13)的一侧均固定有按压板(14)。
5.根据权利要求4所述的大功率激光异种材料复合焊接柔性系统，其特征在于，每个所述连接板(13)的底部均固定有多个安装孔，每个安装孔的内壁上均固定有弹力绳(15)，每个弹力绳(15)远离安装孔内壁的一端均与连接底座(12)的内底部固定连接。
6.根据权利要求1所述的大功率激光异种材料复合焊接柔性系统，其特征在于，每个所述输送板(2)的上端面均对称固定有两个中间气缸(16)，每个中间气缸(16)伸缩端的末端与对应中间挤压板(3)的侧壁固定连接，每个输送板(2)的上端面还对称固定有两个侧边气缸(17)，每个侧边气缸(17)伸缩端的末端均固定有连接头(18)，每个侧边挤压板(4)与对应连接头(18)的侧壁固定连接。
7.根据权利要求6所述的大功率激光异种材料复合焊接柔性系统，其特征在于，每个所述连接头(18)的一侧均固定有电机(19)，电机(19)驱动轴的末端固定连接有丝杆，每个升降框(5)的两侧均固定有侧边耳板(20)，丝杆螺纹贯穿对应的侧边耳板(20)，每个电机(19)的底部均固定有移动板，移动板的底部转动设置有多个移动轮。
8.根据权利要求1所述的大功率激光异种材料复合焊接柔性系统，其特征在于，所述环形输送辊道(1)的一侧固定有应急退回轨道(21)，应急退回轨道(21)上设置有ABB六轴机器人(22)，ABB六轴机器人(22)的机械臂上设置有焊接终端和在线监视器，每个输送板(2)的上端面均设置有输送带一(23)和输送带二(24)，环形输送辊道(1)的另一侧固定有放置架(25)，放置架(25)上设置有放置板(26)，放置板(26)与输送带二(24)平齐。
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