CN117139848B - 柔性多兼容激光焊接系统及其多兼容焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性多兼容激光焊接系统及其多兼容焊接装置，包括第一移动机构和焊接机器人，第一移动机构上设有第一除尘机构，第一移动机构的内侧中部设有固定机构，柔性多兼容巴片激光焊接系统，包括上述的多兼容焊接装置，还包括侧缝焊接装置，侧缝焊接装置包括第二移动机构和固定机构，第二移动机构为伺服单轴移动装置，且设置在固定机构的一侧，焊接机器人设置在多兼容焊接装置和侧缝焊接装置之间。本发明中柔性多兼容巴片激光焊接装置通过伺服移动和少量铜嘴实现紧凑焊缝的焊接，减少了铜嘴的使用数量，有效降低了成本，而柔性多兼容巴片激光焊接系统可以兼容巴片焊接和侧缝焊接，可以兼容CTP、LCTP、PACK不同长度模组的焊接，适用性大大提高。

Description

柔性多兼容激光焊接系统及其多兼容焊接装置

技术领域

本发明涉及新能源巴片(汇流排)激光焊技术领域，具体涉及柔性多兼容激光焊接系统及其多兼容焊接装置。

背景技术

随着新能源的汽车的飞速发展，新能源锂电行业的发展也是突飞猛进的，巴片(汇流排)由传统的拧螺丝被激光焊取代，巴片焊接柔性集成越来越是重中之重，焊接的种类较多如CTP和VDA等多产品兼容发的激光焊接、以及他们的侧缝焊接、LCTP侧缝焊接，不同的焊接就需要要不同的机器。一个激光工站需要兼容多种产品,尤其是对于自动化低的工厂，单工位功能合并的要求也越来越高，所以现在开始尝试把最基本的巴片焊接和侧缝焊接共用一个工位，为了减低成本，焊接机器人带振镜激光焊这种柔性兼容能力强的焊接方式就成了首选，但是目前缺乏具体结构和实现方式。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种柔性多兼容激光焊接系统及其多兼容焊接装置，能适用于多种焊接，有效降低焊接成本。

为了解决上述技术问题，本发明的第一技术方案如下：一种柔性多兼容激光焊接装置，包括第一移动机构和焊接机器人，所述第一移动机构上设有第一除尘机构，所述第一移动机构的内侧中部设有固定机构，

所述第一除尘机构包括除尘架、铜嘴固定台和除尘管，所述铜嘴固定台通过升降组件装在除尘架上，所述除尘管装在铜嘴固定台上且与铜嘴固定台上的铜嘴相连，所述铜嘴固定台上设有多个铜嘴固定孔，

所述固定机构包括中部的锁紧卡扣和位于锁紧卡扣两侧的导向架，所述导向架上设有多个轨道板，

柔性多兼容激光焊接装置的振镜寻址机构的寻址方法，步骤如下：S1:坐标系的建立：伺服轴载相机和测距仪器配合使用校验标定零点，消除偏差，伺服轴移动每次移动测量相机拍摄4个极柱的中心，以相机透镜中心为原点，相机光轴为Z轴，X轴为水平轴，Y轴竖直，伺服轴带相机移动到托盘的固定的Mark点进行归零，并把零点坐标记录为原点(0，0，0)，X轴和Z轴为水平坐标，Y轴为焊接区域的竖直坐标；

S2：放置标准模组到对应位置，伺服轴带动相机移动校验标定模组处，此处定为原点(0，0，0)，此时相机和伺服轴积累的偏移需要补偿，相机策划师每次移动4个电芯的距离，在相机视野范围内会出现4个电芯的极柱中心，标定极柱中心的坐标，对应电芯的极柱中心值定义规律，第一个电芯极柱中心标定为(A1，0，ZA1)，第二个电芯极柱中心标定(A2，0，ZA2)……以此类推，标定完所有的极柱坐标，建立坐标系，并记录所有极柱的中心值；

S3：待检模组到位，伺服轴带动相机移动校验零点处，消除相机和伺服轴的偏移，每次移动4个电芯的距离，在相机视野范围内会出现4个电芯的极柱中心，检测出各个极柱中心的坐标，第一个电芯极柱中心标定为(X1，0，Z1)，第二个电芯极柱中心标定(X2，0，Z2)……以此类推，计算出待测模组的极柱中心值的坐标值并建立一个新的坐标系；

S4：计算出标准组和待检组水平坐标的偏差ΔX和ΔZ，记录数值，并把这个差值传给激光振镜，激光振镜根据差值做出光自动补偿；

S5：振镜补偿坐标，补偿后的坐标(XX1，Y，ZZ1)(XX1，-Y，ZZ1)，(XX2，Y，ZZ2)(XX2，-Y，ZZ2)……，其中X轴的计算公式为：XX1＝X1+ΔX1，XX2＝X2+ΔX2……，Z轴的计算公式为：ZZ1＝Z1+ΔZ1，ZZ2＝Z2+ΔZ2……。

在上述技术方案中，所述焊接机器人为设置在机架一侧的机械臂和机械臂上的焊接头。

在上述技术方案中，所述第一移动机构为伺服三轴移动装置。

在上述技术方案中，所述锁紧卡扣两侧的导向架上均设有两个轨道板，且一侧的所述导向架上的依次是单轨轨道板和双轨轨道板，另一侧的所述导向架上的依次是双轨轨道板和单轨轨道板。

在上述技术方案中，所述升降组件包括设置在除尘架上的升降轨道，所述铜嘴固定台的两侧设有升降气缸，所述铜嘴固定台能在所述升降气缸的驱动下沿升降轨道升降。

在上述技术方案中，所述锁紧卡扣包括卡舌、锁紧座、连接板和锁紧气缸，所述卡舌铰接在所述锁紧座上，所述连接板装在所述锁紧气缸的输出轴上，所述卡舌与连接板相连。

在上述技术方案中，所述第一除尘机构的侧部设有振镜寻址机构包括寻址相机和振镜。

为了实现上述目的，本发明的第二技术方案是一种柔性多兼容巴片激光焊接系统，包括上述的多兼容焊接装置，还包括侧缝焊接装置，所述侧缝焊接装置包括第二移动机构和固定机构，所述第二移动机构为伺服单轴移动装置，且设置在固定机构的一侧，所述焊接机器人设置在多兼容焊接装置和所述侧缝焊接装置之间。

综上所述，采用本发明的技术方案相较于传统技术手段具有的有益效果是：本发明中柔性多兼容巴片激光焊接装置通过伺服移动和少量铜嘴实现紧凑焊缝的焊接，适用于电芯数量多，间隙小的焊接环境，能大大减少铜嘴的使用数量，有效降低了成本，而柔性多兼容巴片激光焊接系统可以兼容巴片焊接和侧缝焊接，可以兼容CTP、LCTP、PACK不同长度模组的焊接，适用性大大提高。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。

图1为本发明中柔性多兼容巴片激光焊接系统的俯视示意图；

图2为本发明中柔性多兼容巴片激光焊接装置工作状态的立体示意图；

图3为本发明中柔性多兼容巴片激光焊接装置的俯视示意图；

图4为本发明中第一除尘机构的俯视示意图；

图5为本发明中固定机构的立体示意图；

图6为图5的局部放大示意图；

图7为本发明中侧缝焊接装置的立体示意图；

图8为本发明中寻址方法的流程示意图；

图9为本发明中防呆方式的流程示意图；

标号如下：第一移动机构110；焊接机器人200；机械臂210；焊接头220；第一除尘机构300；除尘架310；铜嘴固定台320；铜嘴固定孔321；除尘管330；升降组件340；升降轨道341；升降气缸342；振镜寻址机构350；固定机构400；锁紧卡扣410；卡舌411；锁紧座412；连接板413；锁紧气缸414；导向架420；轨道板430；单轨轨道板431；双轨轨道板432；侧缝焊接装置500；第二移动机构600；第二除尘机构700；电池模组800；小车900。

具体实施方式

以下依据本发明的理想实施例为启示，通过以下的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

参考下列附图，对本发明进行进一步地说明：

实施例一：

如图1～6所示，一种柔性多兼容激光焊接装置，包括第一移动机构110和焊接机器人200，所述第一移动机构110上设有第一除尘机构300，所述第一移动机构110的内侧中部设有固定机构400，所述第一除尘机构300包括除尘架310、铜嘴固定台320和除尘管330，所述铜嘴固定台320通过升降组件340装在除尘架310上，所述除尘管330装在铜嘴固定台320上且与铜嘴固定台320上的铜嘴相连，所述铜嘴固定台320上设有多个铜嘴固定孔321，

所述固定机构400包括中部的锁紧卡扣410和位于锁紧卡扣410两侧的导向架420，所述导向架420上设有多个轨道板430。

如图1所示，所述焊接机器人200为设置在机架一侧的机械臂210和机械臂210上的焊接头220，焊接机器人200采集振镜寻址机构350处的信息确定移动方位，靠焊接机器人200和第一移动机构110的柔性配合进行焊接，同时焊接的烟尘也会通过铜嘴吸到除尘管330内。

如图1、2、3所示，所述第一移动机构110为伺服三轴移动装置。

如图5所述，所述锁紧卡扣410两侧的导向架420上均设有两个轨道板430，且一侧的所述导向架420上的依次是单轨轨道板431和双轨轨道板432，另一侧的所述导向架420上的依次是双轨轨道板432和单轨轨道板431，保证小车900在固定时的方向准确，不会装反。

如图4所示，所述升降组件340包括设置在除尘架310上的升降轨道341，所述铜嘴固定台320的两侧设有升降气缸342，所述铜嘴固定台320能在所述升降气缸342的驱动下沿升降轨道341升降。

如图6所示，所述锁紧卡扣410包括卡舌411、锁紧座412、连接板413和锁紧气缸414，所述卡舌411铰接在所述锁紧座412上，所述连接板413装在所述锁紧气缸414的输出轴上，所述卡舌411与连接板413相连。

所述第一除尘机构300的侧部设有振镜寻址机构350，所述振镜寻址机构350包括寻址相机和振镜。

实施例二：

柔性多兼容激光焊接装置的振镜寻址机构350的寻址方法，步骤如下：

S1:坐标系的建立：伺服轴载相机和测距仪器配合使用校验标定零点，消除偏差，伺服轴移动每次移动测量相机拍摄4个极柱的中心，以相机透镜中心为原点，相机光轴为Z轴，X轴为水平轴，Y轴竖直，伺服轴带相机移动到托盘的固定的Mark点进行归零，并把零点坐标记录为原点(0，0，0)，X轴和Z轴为水平坐标，Y轴为焊接区域的竖直坐标；

S2：放置标准模组到对应位置，伺服轴带动相机移动校验标定模组处，此处定为原点(0，0，0)，此时相机和伺服轴积累的偏移需要补偿，相机策划师每次移动4个电芯的距离，在相机视野范围内会出现4个电芯的极柱中心，标定极柱中心的坐标，对应电芯的极柱中心值定义规律，第一个电芯极柱中心标定为(A1，0，ZA1)，第二个电芯极柱中心标定(A2，0，ZA2)……以此类推，标定完所有的极柱坐标，建立坐标系，并记录所有极柱的中心值；

S3：待检模组到位，伺服轴带动相机移动校验零点处，消除相机和伺服轴的偏移，每次移动4个电芯的距离，在相机视野范围内会出现4个电芯的极柱中心，检测出各个极柱中心的坐标，第一个电芯极柱中心标定为(X1，0，Z1)，第二个电芯极柱中心标定(X2，0，Z2)……以此类推，计算出待测模组的极柱中心值的坐标值并建立一个新的坐标系；

S4：计算出标准组和待检组水平坐标的偏差ΔX和ΔZ，记录数值，并把这个差值传给激光振镜，激光振镜根据差值做出光自动补偿；

S5：振镜补偿坐标，补偿后的坐标(XX1，Y，ZZ1)(XX1，-Y，ZZ1)，(XX2，Y，ZZ2)(XX2，-Y，ZZ2)……，其中X轴的计算公式为：XX1＝X1+ΔX1，XX2＝X2+ΔX2……，Z轴的计算公式为：ZZ1＝Z1+ΔZ1，ZZ2＝Z2+ΔZ2……。

偏移补偿和测距检测，步骤如下：

S’1：伺服检测焊接系统自身会补偿偏移量，同时测距仪检测零点的Z向偏移，保证焊接的深度质量，避免虚焊或焊穿的现象发生。

S’2：以标准模组中的4点为例子，对点1，点2，点3，点4测距，对应Z值分别为Z1，Z2，Z3，Z4，将测出的数值作为基准值；

S’3：Z平均＝(Z1+Z2+Z3+Z4)/4，ΔZ＝Z测-Z平均，其中ΔZ是补偿值，Z测是相机测距值；

S’4：补偿后对1，2，3，4点进行测距，记为ΔZ1，ΔZ2，ΔZ3，ΔZ4；

S’5：通过公式Z＝Z测+ΔZ计算出实际出光距离Z；

S’6：焊接系统同时监控基准值Z1，Z2，Z3，Z4，ΔZ1，ΔZ2，ΔZ3，ΔZ4，Z测；

S’7：当Z-测距传感器测距值＞0.1时报警，不执行焊接。

实施例二：

一种柔性多兼容巴片激光焊接系统，包括上述的多兼容焊接装置100，还包括侧缝焊接装置500，所述侧缝焊接装置500包括第二移动机构600、第二除尘机构700和固定机构400，所述第二移动机构600为伺服单轴移动装置，且设置在固定机构400的一侧，所述焊接机器人200设置在多兼容焊接装置100和所述侧缝焊接装置500之间。

本发明在使用时推车着模组或PACK到焊接工位，当小车900推到位，小车900的锁紧气缸414伸出，带动卡舌411将小车900固定，此时激光房关闭，焊接机器人200和伺服三轴同时运动，伺服三轴带着的铜嘴到达焊接的电芯上方，并压住电芯的极柱，焊接机器人200移动到焊接位置。激光源发生器和振镜激光器出光，进行焊接，除尘机也同时工作，焊接产生的烟尘会通过和铜嘴组合在一起的除尘管330吸出，防止空气污染和焊接粉尘浓度太高发生爆炸，焊接完成一组，伺服带铜嘴移动到下一组，一直到焊接完成。

焊接完成，人工进入激光房去推车，小车900的锁紧气缸414打开人工推出小车900。

而用于侧缝焊接和LCTP巴片焊接的侧缝焊接装置500工作原理与之相同。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种柔性多兼容激光焊接装置，其特征在于：包括第一移动机构(110)和焊接机器人(200)，所述第一移动机构(110)上设有第一除尘机构(300)，所述第一移动机构(110)的内侧中部设有固定机构(400)，

所述第一除尘机构(300)包括除尘架(310)、铜嘴固定台(320)和除尘管(330)，所述铜嘴固定台(320)通过升降组件(340)装在除尘架(310)上，所述除尘管(330)装在铜嘴固定台(320)上且与铜嘴固定台(320)上的铜嘴相连，所述铜嘴固定台(320)上设有多个铜嘴固定孔(321)，

所述固定机构(400)包括中部的锁紧卡扣(410)和位于锁紧卡扣(410)两侧的导向架(420)，所述导向架(420)上设有多个轨道板(430)，柔性多兼容激光焊接装置的振镜寻址机构(350)的寻址方法，步骤如下：

S1:坐标系的建立：伺服轴载相机和测距仪器配合使用校验标定零点，消除偏差，伺服轴移动每次移动测量相机拍摄4个极柱的中心，

以相机透镜中心为原点，相机光轴为Z轴，X轴为水平轴，Y轴竖直，伺服轴带相机移动到托盘的固定的Mark点进行归零，并把零点坐标记录为原点(0，0，0)，X轴和Z轴为水平坐标，Y轴为焊接区域的竖直坐标；

S2：放置标准模组到对应位置，伺服轴带动相机移动校验标定模组处，此处定为原点(0，0，0)，此时相机和伺服轴积累的偏移需要补偿，相机策划师每次移动4个电芯的距离，在相机视野范围内会出现4个电芯的极柱中心，标定极柱中心的坐标，对应电芯的极柱中心值定义规律，第一个电芯极柱中心标定为(A1，0，ZA1)，第二个电芯极柱中心标定(A2，0，ZA2)……以此类推，标定完所有的极柱坐标，建立坐标系，并记录所有极柱的中心值；

S3：待检模组到位，伺服轴带动相机移动校验零点处，消除相机和伺服轴的偏移，每次移动4个电芯的距离，在相机视野范围内会出现4个电芯的极柱中心，检测出各个极柱中心的坐标，第一个电芯极柱中心标定为(X1，0，Z1)，第二个电芯极柱中心标定(X2，0，Z2)……以此类推，计算出待测模组的极柱中心值的坐标值并建立一个新的坐标系；

S4：计算出标准组和待检组水平坐标的偏差ΔX和ΔZ，记录数值，并把这个差值传给激光振镜，激光振镜根据差值做出光自动补偿；

S5：振镜补偿坐标，补偿后的坐标(XX1，Y，ZZ1)(XX1，-Y，ZZ1)，(XX2，Y，ZZ2)(XX2，-Y，ZZ2)……，其中X轴的计算公式为：XX1＝X1+ΔX1，XX2＝X2+ΔX2……，Z轴的计算公式为：ZZ1＝Z1+ΔZ1，ZZ2＝Z2+ΔZ2……。

2.根据权利要求1所述的柔性多兼容激光焊接装置，其特征在于：所述焊接机器人(200)为设置在机架一侧的机械臂(210)和机械臂(210)上的焊接头(220)。

3.根据权利要求1所述的柔性多兼容激光焊接装置，其特征在于：所述第一移动机构(110)为伺服三轴移动装置。

4.根据权利要求1所述的柔性多兼容激光焊接装置，其特征在于：所述锁紧卡扣(410)两侧的导向架(420)上均设有两个轨道板(430)，且一侧的所述导向架(420)上的依次是单轨轨道板(431)和双轨轨道板(432)，另一侧的所述导向架(420)上的依次是双轨轨道板(432)和单轨轨道板(431)。

5.根据权利要求1所述的柔性多兼容激光焊接装置，其特征在于：所述升降组件(340)包括设置在除尘架(310)上的升降轨道(341)，所述铜嘴固定台(320)的两侧设有升降气缸(342)，所述铜嘴固定台(320)能在所述升降气缸(342)的驱动下沿升降轨道(341)升降。

6.根据权利要求1所述的柔性多兼容激光焊接装置，其特征在于：所述锁紧卡扣(410)包括卡舌(411)、锁紧座(412)、连接板(413)和锁紧气缸(414)，所述卡舌(411)铰接在所述锁紧座(412)上，所述连接板(413)装在所述锁紧气缸(414)的输出轴上，所述卡舌(411)与连接板(413)相连。

7.根据权利要求1所述的柔性多兼容激光焊接装置，其特征在于：所述第一除尘机构(300)的侧部设有振镜寻址机构(350)包括寻址相机和振镜。