CN116921943A - 一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置及方法，涉及锂电池组焊接技术领域。本发明中：传送机构两侧都设有一拦截装置，传送机构两侧都设有卡位驱动装置，双排镍片板、单排镍片板都等间隔开设有定位槽，相邻两个单体锂电池之间形成两处邻接间隙。每个伺服电机输出端都独立连接一螺纹杆，每个螺纹杆上都螺接安装有传感定位组件、多点焊接组件，第一边位架、第二边位架之间固定安装有多个光电导向杆。本发明既保证了各条点焊线独立焊接的精准性，也提高了多条焊接线的整体焊接效率，同时镍片板焊接时整体形态较为平整、完好，提高了焊接品质。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池组焊接技术领域，尤其涉及一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置及方法。
背景技术
锂电池组在进行串并联焊接时，将多个单体锂电池限制安装在锂电池组的盒体内，然后施加镍片进行焊接，但受到锂电池本身尺寸的误差等原因，各个锂电池之间的间隙可能存在差异，有的间隙略大一些，有的间隙就很小，若是想要将点焊位置较为均匀的焊接在锂电池电极端面的中间位置，在现有的锂电池组焊接工艺中就很难实现。而且在焊接过程中，点焊结构会对镍片造成下压冲击，导致镍片的整体形态发生变化，或导致镍片翘起，或导致镍片移位，对后续位置的点焊品质都会造成不利影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置及方法，从而既保证了各条点焊线独立焊接的精准性，也提高了多条焊接线的整体焊接效率，同时镍片板焊接时整体形态较为平整、完好，提高了焊接品质。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置，包括由传送机构移动的焊接定位盒，传送机构两侧都设有一拦截装置，传送机构两侧都设有卡位驱动装置，其中，卡位驱动装置位于拦截装置上游位置。焊接定位盒内围插装有多个单体锂电池，相邻单体锂电池之间插装有隔断定位柱。焊接定位盒上方放置有一双排镍片板、一单排镍片板，双排镍片板、单排镍片板都等间隔开设有定位槽，定位槽正对于相邻两个单体锂电池相互靠拢位置处，定位槽竖直范围内，相邻两个单体锂电池之间形成两处邻接间隙。
传送机构上方设置有第一边位架、第二边位架，第一边位架位置处安装有多个伺服电机，每个伺服电机输出端都独立连接一螺纹杆，螺纹杆另一端转动安装在第二边位架上，每个螺纹杆上都螺接安装有传感定位组件、多点焊接组件，第一边位架、第二边位架之间固定安装有多个光电导向杆，光电导向杆包括多个光电探头。其中，传感定位组件、多点焊接组件都包括一竖直升降机构，竖直升降机构上侧固定连接有与螺纹杆螺接的推进块，传感定位组件的推进块上方设有第一滑动块，多点焊接组件的推进块上方设有第二滑动块。其中，传感定位组件的竖直升降机构驱动连接定位块，定位块底侧设有三个光电距离探头，三个光电距离探头分布的跨度尺寸与定位槽的开口长度尺寸相配合。其中，多点焊接组件的竖直升降机构驱动连接焊接模块，焊接模块包括多个点焊杆。
作为本发明中多维辅助焊接装置的一种优选技术方案：双排镍片板、单排镍片板相邻定位槽之间的间距尺寸与单体锂电池的直径尺寸相同。
作为本发明中多维辅助焊接装置的一种优选技术方案：拦截装置驱动连接有用于隔档焊接定位盒的拦截板。
作为本发明中多维辅助焊接装置的一种优选技术方案：卡位驱动装置驱动连接用于卡住焊接定位盒的卡位板，卡位板设有多个卡位块，焊接定位盒一组对侧面板开设有与卡位块相配合的卡位角槽。
作为本发明中多维辅助焊接装置的一种优选技术方案：焊接定位盒外框结构顶侧面、隔断定位柱顶侧面都设有边沿凸起，双排镍片板、单排镍片板边沿位置都开设有与边沿凸起相配合的放置角槽。
作为本发明中多维辅助焊接装置的一种优选技术方案：定位块底面的面积尺寸大于定位槽的开口尺寸。
作为本发明中多维辅助焊接装置的一种优选技术方案：推进块设有与螺纹杆相配合的螺纹通槽，第一滑动块、第二滑动块设有与光电导向杆相配合的通槽。
本发明提供一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接方法，包括以下步骤：
S1.焊接定位盒插装好单体锂电池后，传送机构带动焊接定位盒运动至拦截装置位置处，拦截装置截停焊接定位盒，卡位驱动装置夹持住焊接定位盒，通过机械手在焊接定位盒上侧放置好双排镍片板、单排镍片板。
S2.每个伺服电机独立带动各自所连接的螺纹杆转动，传感定位组件、多点焊接组件开始定向移动：系统预设有第一距离参数Ha，第一距离参数Ha为光电距离探头与焊接定位盒之间的间距尺寸。当任意一个传感定位组件的所有光电距离探头传感检测到距离参数都不大于第一距离参数Ha，则当前传感定位组件进入焊接定位盒正上方区域。
S3.传感定位组件继续移动，当任意一个传感定位组件中，两侧位置的光电距离探头传感检测到的距离参数都大于第一距离参数Ha+△x时，△x取值2～5mm，且传感定位组件后续移动过程中，所有光电距离探头传感检测到距离参数都不大于第一距离参数Ha，则传感定位组件当前所处位置为邻接间隙正上方区域。
S4.系统存储传感定位组件处于邻接间隙正上方区域时，在光电导向杆上所占据的位置信息，记作[W1，W2，W3，...，Wn]。
S5.系统分析计算标准焊接位置信息[Y1，Y2，Y3，...，Yn+1]：
其中，Y1=W1-（W2-W1）/2，Y2=W1+（W2-W1）/2，Y3=W2+（W3-W2）/2，Y4=W3+（W4-W3）/2，...，Yn=Wn-1+（Wn-Wn-1）/2，Yn+1=Wn+（Wn-Wn-1）/2。
其中，多点焊接组件每次到达一个标准焊接位置时，伺服电机停止转动，同螺纹杆上的传感定位组件的竖直升降机构驱动定位块下降，定位块对镍片板上表面施压，多点焊接组件的竖直升降机构驱控焊接模块下降，通过点焊杆对镍片板相应位置进行点焊，每完成一次点焊，定位块、焊接模块都向上复位一次。
S6.传感定位组件移动过程中，当任意一个传感定位组件的所有光电距离探头传感检测到距离参数都大于第一距离参数Ha，且传感定位组件后续移动过程中，所有光电距离探头传感检测到距离参数都大于第一距离参数Ha，则传感定位组件脱离焊接定位盒正上方区域。
S7.拦截装置释放对焊接定位盒的拦截操作，传送机构带动焊接定位盒前进，伺服电机反转，传感定位组件、多点焊接组件后退复位。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过设计独立的“多轨”式传感定位、焊接组件，在锂电池组进行串并联镍片焊接过程中，对各个方向上分布的锂电池进行精准的传感检测、定位，既保证了各条点焊线独立焊接的精准性，也提高了多条焊接线的整体焊接效率；并在进行焊接时，传感定位块对镍片进行辅助施压，保证了镍片板焊接时整体形态的平整性、完好性，保证了实时焊接部位以及后续焊接部位的焊接效果，提高了焊接品质。
附图说明
图1为本发明中焊接定位盒进行拦截、卡位时的示意图。
图2为本发明中传感定位、焊接驱动的（俯视）示意图。
图3为本发明中焊接定位盒的（俯视）示意图。
图4为本发明中镍片板的（俯视）示意图。
图5为本发明中锂电池组与镍片板的相互配合示意图。
图6为本发明中锂电池组、镍片板安装在焊接定位盒时的示意图。
图7为本发明中传感定位组件、多点焊接组件的配合安装（主视）示意图。
图8为本发明中定位块中光电距离探头的（侧方位）示意图。
其中：1-传送机构；2-焊接定位盒，201-隔断定位柱，202-插槽，203-边沿凸起，204-卡位角槽；3-拦截装置；4-拦截板；5-单体锂电池；6-双排镍片板；7-单排镍片板；8-镂空槽；9-定位槽；10-放置角槽；11-邻接间隙；12-卡位驱动装置，13-卡位板，1301-卡位块；14-第一边位架；15-伺服电机；16-螺纹杆；17-第二边位架；18-传感定位组件；19-多点焊接组件；20-竖直升降机构；21-推进块；22-第一滑动块；23-第二滑动块；24-定位块，2401-光电距离探头；25-焊接模块，2501-点焊杆；26-光电导向杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一、本发明设计了一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置，其主要的结构特征如下：
请参阅图1，传送机构1带动焊接定位盒2进行移动，拦截装置3设置在传送机构1两侧，拦截装置3驱动连接有拦截板4，拦截板4用于隔档焊接定位盒2，拦截装置3可以带动拦截板4进行伸缩，或者拦截装置3可以带动拦截板4旋转，从而拦截或释放焊接定位盒2。两侧的拦截装置3对称分布，焊接定位盒2到达拦截装置3后，拦截装置3拦截住焊接定位盒2，并且焊接定位盒2对拦截装置3造成扭矩增大效果，控制系统根据拦截装置3扭矩突然增大的情况，直接停止传送机构1运动，传送机构1两侧都设有卡位驱动装置12，其中，卡位驱动装置12位于拦截装置3上游位置。
请参阅图1、图3，卡位驱动装置12驱动连接卡位板13，卡位板13用于卡住焊接定位盒2，其中：卡位板13设有多个卡位块1301，焊接定位盒2一组对侧面板开设有与卡位块1301相配合的卡位角槽204，焊接定位盒2被拦截装置3拦截后，卡位驱动装置12带动卡位板13夹住焊接定位盒2的两侧面，卡位块1301可以采用橡胶材质，既能够降低对焊接定位盒2外表面的冲击、划伤等，也能增大摩擦力。
请参阅图2、图6，焊接定位盒2内围插装有多个单体锂电池5，相邻单体锂电池5之间插装有隔断定位柱201，也可以看成隔断定位柱201周围形成插槽202，单体锂电池5插装在插槽202位置处。在完成一面焊接后，通过设备将焊接定位盒2翻转半圈，直接放置镍片，再继续焊接另一面即可。隔断定位柱201的两端部位内嵌磁吸材料，完成锂电池正反面的镍片焊接后，可以通过磁性装置快速抽取出所有隔断定位柱201，使得焊接后的锂电池内部缝隙“腾”出空隙，在锂电池组使用过程中便于散热。
请参阅图3、图4，边沿凸起203，分布在焊接定位盒2外框结构顶侧面、隔断定位柱201顶侧面，双排镍片板6、单排镍片板7边沿位置都开设有放置角槽10，放置角槽10与边沿凸起203相配合。在每一段的镍片板进行切割时，可以沿着相应的放置角槽10位置处进行切割。
请参阅图4、图6，双排镍片板6、单排镍片板7放置在焊接定位盒2上方，双排镍片板6、单排镍片板7都等间隔开设有定位槽9，双排镍片板6还形成了大面积的镂空槽8，定位槽9正对于相邻两个单体锂电池5相互靠拢位置处，定位槽9竖直范围内，相邻两个单体锂电池5之间形成两处邻接间隙11。
请参阅图4、图5、图6，为了使得定位槽9位置处都会存在两个单体锂电池5之间的邻接间隙11，双排镍片板6、单排镍片板7相邻定位槽9之间的间距尺寸与单体锂电池5的直径尺寸设计成相同尺寸。
请参阅图2、图7，第一边位架14、第二边位架17位于传送机构1上方，第一边位架14位置处安装有多个伺服电机15，每个伺服电机15独立旋转带动一螺纹杆16转动，螺纹杆16另一端转动安装在第二边位架17上，第二边位架17安装轴承，螺纹杆一段安装在轴承上。
每个螺纹杆16上都螺接安装有传感定位组件18、多点焊接组件19。其中，传感定位组件18、多点焊接组件19都包括一竖直升降机构20，竖直升降机构20上侧固定连接有与螺纹杆16螺接的推进块21，传感定位组件18的推进块21上方设有第一滑动块22，多点焊接组件19的推进块21上方设有第二滑动块23。
第一边位架14、第二边位架17之间固定安装有多个光电导向杆26，光电导向杆26包括多个光电探头，光电探头紧密依次排列，当第一滑动块22、第二滑动块23遮挡住任意位置的光电探头时，能够直接判断出第一滑动块22、第二滑动块23所在的位置。
传感定位组件18的竖直升降机构20驱动连接定位块24。推进块21设有与螺纹杆16相配合的螺纹通槽，第一滑动块22、第二滑动块23设有与光电导向杆26相配合的通槽，第一滑动块22、第二滑动块23受到光电导向杆26的方位限制，当伺服电机15带动螺纹杆16转动，推进块21就被带动前进或后退。
多点焊接组件19的竖直升降机构20驱动连接焊接模块25，焊接模块25包括两排点焊杆2501，每排点焊杆2501数量为三个。
定位块24底面的面积尺寸大于定位槽9的开口尺寸，这样在定位块24下压镍片时，即使落在定位槽9位置处，也能够对镍片板形成定位施压。
请参阅图4、图5、图8，定位块24底侧设有三个光电距离探头2401，三个光电距离探头2401分布的跨度尺寸与定位槽9的开口长度尺寸相配合，三个光电距离探头2401探测的范围尺寸不大于定位槽9的开口长度尺寸，其中有两边侧位置的光电距离探头2401在横向移动过程中能够探测到邻接间隙11。
实施例二、本发明涉及一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接方法，包括以下步骤：
首先，将单体锂电池5向焊接定位盒2插装好，插装后再将隔断定位柱201插装在相邻单体锂电池5之间的大缝隙处。然后，传送机构1带动焊接定位盒2运动至拦截装置3位置处，拦截装置3截停焊接定位盒2，卡位驱动装置12夹持住焊接定位盒2，通过机械手在焊接定位盒2上侧放置好双排镍片板6、单排镍片板7。
然后，每个伺服电机15带动各自输出端连接的螺纹杆16转动，使得传感定位组件18、多点焊接组件19开始沿着螺纹杆16的布置方向移动：系统预设有第一距离参数Ha，第一距离参数Ha为光电距离探头2401与焊接定位盒2之间的间距尺寸。当有一个传感定位组件18的所有光电距离探头2401传感检测到距离参数都不大于第一距离参数Ha，则当前这个传感定位组件18进入焊接定位盒2正上方区域。
然后，传感定位组件18继续移动，当有一个传感定位组件18中，两侧位置的光电距离探头2401传感检测到的距离参数都大于第一距离参数Ha+△x时，△x取值2～5mm，且传感定位组件18后续移动过程中，所有光电距离探头2401传感检测到距离参数都不大于第一距离参数Ha，则传感定位组件18当前所处位置为邻接间隙11正上方区域。此处位置进行传感检测时，增加一个△x的距离，是为了防止单体锂电池5插装在焊接定位盒2后，某些单体锂电池5端面略低于焊接定位盒2上侧面。
另外，系统存储传感定位组件18处于邻接间隙11正上方区域时，在光电导向杆26上所占据的位置信息，记作[W1，W2，W3，...，Wn]。
然后，系统分析计算标准焊接位置信息[Y1，Y2，Y3，...，Yn+1]：Y1=W1-W2-W1/2，Y2=W1+W2-W1/2，Y3=W2+W3-W2/2，Y4=W3+W4-W3/2，...，Yn=Wn-1+Wn-Wn-1/2，Yn+1=Wn+Wn-Wn-1/2。
另外，多点焊接组件19每次到达一个标准焊接位置时，伺服电机15停机，同一个螺纹杆16上的传感定位组件18，其竖直升降机构20带动定位块24竖直下降，定位块24对镍片板上表面施压，从而保证点焊时，镍片板的稳固性。竖直升降机构20可以预设下降行程，或者设置扭矩或压力监测模块，来判断定位块24、焊接模块25的下降、挤压程度。然后，多点焊接组件19的竖直升降机构20驱控焊接模块25下降，通过点焊杆2501对镍片板相应位置进行点焊，每完成一次点焊，竖直升降机构20带动定位块24、焊接模块25都向上复位一次，便于下一次定位、点焊。
然后，传感定位组件18继续移动，当有一个传感定位组件18的所有光电距离探头2401传感检测到距离参数都大于第一距离参数Ha，而且传感定位组件18后续移动过程中，所有光电距离探头2401传感检测到距离参数都大于第一距离参数Ha，则这个传感定位组件18脱离焊接定位盒2正上方区域。
最后，点焊操作已经完成，拦截装置3需要释放对焊接定位盒2的拦截操作，传送机构1继续带动焊接定位盒2前进，伺服电机15开始反转，传感定位组件18、多点焊接组件19后退回到初始的位置处。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置，其特征在于：
包括由传送机构（1）移动的焊接定位盒（2），所述传送机构（1）两侧都设有一拦截装置（3），所述传送机构（1）两侧都设有卡位驱动装置（12），其中，所述卡位驱动装置（12）位于拦截装置（3）上游位置；
所述焊接定位盒（2）内围插装有多个单体锂电池（5），相邻单体锂电池（5）之间插装有隔断定位柱（201）；
所述焊接定位盒（2）上方放置有一双排镍片板（6）、一单排镍片板（7），所述双排镍片板（6）、单排镍片板（7）都等间隔开设有定位槽（9），所述定位槽（9）正对于相邻两个单体锂电池（5）相互靠拢位置处，所述定位槽（9）竖直范围内，相邻两个单体锂电池（5）之间形成两处邻接间隙（11）；
所述传送机构（1）上方设置有第一边位架（14）、第二边位架（17），所述第一边位架（14）位置处安装有多个伺服电机（15），每个伺服电机（15）输出端都独立连接一螺纹杆（16），所述螺纹杆（16）另一端转动安装在第二边位架（17）上，每个螺纹杆（16）上都螺接安装有传感定位组件（18）、多点焊接组件（19），所述第一边位架（14）、第二边位架（17）之间固定安装有多个光电导向杆（26），所述光电导向杆（26）包括多个光电探头；
其中，所述传感定位组件（18）、多点焊接组件（19）都包括一竖直升降机构（20），所述竖直升降机构（20）上侧固定连接有与螺纹杆（16）螺接的推进块（21），所述传感定位组件（18）的推进块（21）上方设有第一滑动块（22），所述多点焊接组件（19）的推进块（21）上方设有第二滑动块（23）；
其中，所述传感定位组件（18）的竖直升降机构（20）驱动连接定位块（24），所述定位块（24）底侧设有三个光电距离探头（2401），三个光电距离探头（2401）分布的跨度尺寸与定位槽（9）的开口长度尺寸相配合；
其中，所述多点焊接组件（19）的竖直升降机构（20）驱动连接焊接模块（25），所述焊接模块（25）包括多个点焊杆（2501）。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置，其特征在于：
所述双排镍片板（6）、单排镍片板（7）相邻定位槽（9）之间的间距尺寸与单体锂电池（5）的直径尺寸相同。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置，其特征在于：
所述拦截装置（3）驱动连接有用于隔档焊接定位盒（2）的拦截板（4）。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置，其特征在于：
所述卡位驱动装置（12）驱动连接用于卡住焊接定位盒（2）的卡位板（13），所述卡位板（13）设有多个卡位块（1301），所述焊接定位盒（2）一组对侧面板开设有与卡位块（1301）相配合的卡位角槽（204）。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置，其特征在于：
所述焊接定位盒（2）外框结构顶侧面、隔断定位柱（201）顶侧面都设有边沿凸起（203），所述双排镍片板（6）、单排镍片板（7）边沿位置都开设有与边沿凸起（203）相配合的放置角槽（10）。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置，其特征在于：
所述定位块（24）底面的面积尺寸大于定位槽（9）的开口尺寸。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置，其特征在于：
所述推进块（21）设有与螺纹杆（16）相配合的螺纹通槽，所述第一滑动块（22）、第二滑动块（23）设有与光电导向杆（26）相配合的通槽。
8.一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的一种锂电池组电极镍片多维辅助焊接装置，包括以下步骤：
S1.焊接定位盒（2）插装好单体锂电池（5）后，传送机构（1）带动焊接定位盒（2）运动至拦截装置（3）位置处，拦截装置（3）截停焊接定位盒（2），卡位驱动装置（12）夹持住焊接定位盒（2），通过机械手在焊接定位盒（2）上侧放置好双排镍片板（6）、单排镍片板（7）；
S2.每个伺服电机（15）独立带动各自所连接的螺纹杆（16）转动，传感定位组件（18）、多点焊接组件（19）开始定向移动：
系统预设有第一距离参数Ha，第一距离参数Ha为光电距离探头（2401）与焊接定位盒（2）之间的间距尺寸；
当任意一个传感定位组件（18）的所有光电距离探头（2401）传感检测到距离参数都不大于第一距离参数Ha，则当前传感定位组件（18）进入焊接定位盒（2）正上方区域；
S3.传感定位组件（18）继续移动，当任意一个传感定位组件（18）中，两侧位置的光电距离探头（2401）传感检测到的距离参数都大于第一距离参数Ha+△x时，△x取值2～5mm，且传感定位组件（18）后续移动过程中，所有光电距离探头（2401）传感检测到距离参数都不大于第一距离参数Ha，则传感定位组件（18）当前所处位置为邻接间隙（11）正上方区域；
S4.系统存储传感定位组件（18）处于邻接间隙（11）正上方区域时，在光电导向杆（26）上所占据的位置信息，记作[W1，W2，W3，...，Wn]；
S5.系统分析计算标准焊接位置信息[Y1，Y2，Y3，...，Yn+1]：
其中，Y1=W1-（W2-W1）/2，Y2=W1+（W2-W1）/2，Y3=W2+（W3-W2）/2，Y4=W3+（W4-W3）/2，...，Yn=Wn-1+（Wn-Wn-1）/2，Yn+1=Wn+（Wn-Wn-1）/2；
其中，多点焊接组件（19）每次到达一个标准焊接位置时，伺服电机（15）停止转动，同螺纹杆（16）上的传感定位组件（18）的竖直升降机构（20）驱动定位块（24）下降，定位块（24）对镍片板上表面施压，多点焊接组件（19）的竖直升降机构（20）驱控焊接模块（25）下降，通过点焊杆（2501）对镍片板相应位置进行点焊，每完成一次点焊，定位块（24）、焊接模块（25）都向上复位一次；
S6.传感定位组件（18）移动过程中，当任意一个传感定位组件（18）的所有光电距离探头（2401）传感检测到距离参数都大于第一距离参数Ha，且传感定位组件（18）后续移动过程中，所有光电距离探头（2401）传感检测到距离参数都大于第一距离参数Ha，则传感定位组件（18）脱离焊接定位盒（2）正上方区域；
S7.拦截装置（3）释放对焊接定位盒（2）的拦截操作，传送机构（1）带动焊接定位盒（2）前进，伺服电机（15）反转，传感定位组件（18）、多点焊接组件（19）后退复位。
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