CN202498303U - 动力电池组电极片点焊系统 - Google Patents

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魏亚平
郭金鸿
徐海威
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Abstract

本实用新型提供了一种动力电池组电极片点焊系统,包括一组并排相对设置且与系统的PLC连接的点焊装置和点焊冶具夹紧装置,所述点焊装置包括底板、侧板、升降台、点焊机构、使所述升降台纵向移动的X轴运动机构以及使所述点焊机构横向移动的Z轴运动机构;所述点焊冶具夹紧装置包括点焊冶具滑台、用于夹紧点焊冶具的夹紧机构以及使所述点焊冶具滑台横向移动的Y轴运动机构;所述夹紧机构设置于所述点焊冶具滑台上且与所述点焊机构相垂直,所述Y轴运动机构与所述点焊冶具滑台连接,所述点焊冶具滑台下设有以利于点焊冶具滑台滑动的两滑轨。本实用新型是一种高效率、低消耗、高焊接质量的智能化全自动点焊系统。

Description

动力电池组电极片点焊系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及动力电池组电极片点焊自动化设备技术领域,特别适用于电动工具、电动车等中大型电池组电极片的点焊系统。 【背景技术】
[0002] 大、中型电池组主要运用于电动工具、笔记本电脑、电动车等领域。随着电子、通讯等技术领域的迅速发展,大、中型电池组的使用范围越来越广,大、中型电池组在生产过程中要对电池组电极片进行点焊作业。目前国内大多数厂商采用半自动点焊方式。其缺陷主要表现在:1、焊接劳动强度大、焊接效率底。2、焊接合格率低,容易虚焊、电芯变形、焊针粘结、焊点不均等缺陷。3、专用点焊电源投入多,利用率低,增加装备成本。
[0003] 现有技术中提供了一种“点焊机”,见公开号为:CN102114572A,公开日为:
2011.07. 06的中国专利,该发明的点焊机,其是在原有的固定平台、上电极和上电极等基础上加以改进,即特点是:还包括供待焊工件放置的台面和驱动该台面上下升降的驱动机构,且台面位于固定平台和上电极之间,在该台面上开有与下电极相对的通孔。采用这样的点焊机进行点焊时,可以通过上电极施力于待焊工件来控制台面的下降,且当待焊工件与下电极相触碰开始点焊时,随着上电极停止下移,台面也就停止下降,因而采用该发明后,无论下电极有多大的磨损量,均可以通过台面的下降来自动得到补偿,故这种无需人为调整下电极高度的方式,极大提高了生产效率,确保了点焊质量,避免了人为因素导致的质量事故,并且具有结构简单、通用性好、改造成本低的特点。
[0004] 后又提供了一种“电池极片的点焊装置”,见公开号为:CN101439437,公开日为:2009. 05. 27的中国专利,该发明的电池极片的点焊装置,包括工作台,设置在工作台上的机架,设置在机架内升降轴和弹簧,设置在升降轴上侧且与升降轴固定联接的针座,设置在针座内的点焊针,及设置在工作台上且与点焊针相对应的点焊下模,所述的升降轴下端部设置有下拉气缸,下拉气缸通过控制电路与多点焊接操作控制器相连接,该多点焊接操作控制器与控制开关相联接;其优点是:通过多点焊接操作控制器,可实现一次操作,多点焊接的功能,从而大大提高的焊接的生产效率,降低了工人的操作强度,并有利于产品质量的提高。其上述两个专利的点焊装置,其焊接合格率低、容易虚焊、电芯变形、焊针粘结、焊点不均等缺陷。
【发明内容】
[0005] 本实用新型要解决的技术问题,在于提供一种适用于电动工具、电动车等中大型电池组电极片的点焊系统。
[0006] 本实用新型是这样实现的:一种动力电池组电极片点焊系统,包括一组并排相对设置的点焊装置和一点焊冶具夹紧装置,所述点焊装置、点焊冶具夹紧装置均与所述系统的PLC连接且点焊冶具夹紧装置设置于该组点焊装置的中间;所述点焊装置包括底板、侧板、升降台、点焊机构、使所述升降台纵向移动的X轴运动机构以及使所述点焊机构横向移动的Z轴运动机构;所述侧板正面竖直平行设置有两导轨,所述侧板与所述底板垂直设置;所述Z轴运动机构垂直设置于所述底板上,且与所述侧板相对应;所述升降台位于所述底板上且一端可滑动地嵌在所述导轨上,另一端与所述Z轴运动机构连接;所述X轴运动机构设置于所述升降台上,所述点焊机构固定设置于所述X轴运动机构上且与所述点焊冶具夹紧装置相垂直;所述点焊冶具夹紧装置包括点焊冶具滑台、用于夹紧点焊冶具的夹紧机构以及使所述点焊冶具滑台横向移动的Y轴运动机构;所述夹紧机构设置于所述点焊冶具滑台上且与所述点焊机构相垂直,所述点焊冶具滑台下设有以利于点焊冶具滑台滑动的两滑轨,所述Y轴运动机构与所述点焊冶具滑台连接。
[0007] 进一步地,所述X轴运动机构包括模组滑台和用于控制模组滑台横向移动的X轴伺服电机;所述模组滑台上表面设有用于固定所述点焊机构的固定板;所述模组滑台设于所述升降台上,所述固定板固定于所述模组滑台上,所述X轴伺服电机设于所述模组滑台的端部以控制模组滑台的横向移动;所述Z轴运动机构包括支撑座和设于所述支撑座端部 的Z轴伺服电机;所述支撑座内设有一第一丝杆,所述Z轴伺服电机经一联轴器与所述第一丝杆连接;所述升降台的另一端通过一升降台丝杆连接块与所述第一丝杆连接,以利于所述Z轴伺服电机通过第一丝杆控制升降台的纵向移动。
[0008] 进一步地,所述点焊机构包括焊针、焊针固定座、焊座主体以及用于调节焊针压力的压力调节装置;所述焊座主体内嵌设有正极导向柱和负极导向柱,所述焊针固定座与所述焊座主体的正极导向柱和负极导向柱连接;所述焊针固定座嵌设有所述焊针;所述压力调节装置嵌设在所述焊座主体的尾部且与所述正极导向柱和负极导向柱连接。
[0009] 进一步地,所述焊座本体上并排相对设置有一冶具气缸和一用于旋转正极导向柱的旋转装置,所述旋转装置包括一摆臂和一推杆;所述摆臂的一端嵌套在所述正极导向柱上,另一端固定连接所述的推杆;所述推杆和所述的冶具气缸的气缸轴连接。
[0010] 进一步地,所述压力调节装置包括一组调压旋钮、一组过渡套、一组螺杆、一组弹簧、一组弹簧上支撑台以及一组弹簧下支撑台;所述一组弹簧下支撑台分别套设在所述正极导向柱和负极导向柱;所述一组调压旋钮分别对应套设于所述的过渡套且通过螺杆进行固定;所述螺杆的尾部套设有所述弹簧上支撑台;所述弹簧嵌套于所述上支撑台和下支撑台之间,且上支撑台和下支撑台相对应。
[0011] 进一步地,所述用于夹紧点焊冶具的夹紧机构包括带有夹紧气缸的机座、压紧气缸以及用于固定所述压紧气缸的支座;所述机座表面设有用于定位点焊冶具的定位槽,所述机座固定于所述点焊冶具滑台上,所述支座的一端与所述机座垂直设置且固定于所述点焊冶具滑台上,所述压紧气缸与所述支座的另一端垂直设置且与所述机座相对应,所述压紧气缸底部设置有一点焊冶具压紧板,点焊冶具压紧板的方向与所述定位槽相对应;所述Y轴运动机构包括用于控制所述点焊冶具滑台在所述两滑轨上滑动的Y轴伺服电机、滚动齿轮以及传送带;所述滚动齿轮经一第二丝杆与所述点焊冶具滑台端部连接;所述Y轴伺服电机与所述滚动齿轮之间套设所述传动带。
[0012] 本实用新型的优点在于:本实用新型包括一组并排相对设置且与系统的PLC连接的点焊装置和点焊冶具夹紧装置,将电池组放置于点焊冶具中,并将点焊冶具置于点焊冶具夹紧装置的夹紧机构中,然后通过Y轴运动机构对点焊冶具夹紧装置在Y轴位置上的定位;通过X轴运动机构和Z轴运动机构对点焊装置在X轴和Z轴位置上的定位,再通过点焊装置对点焊冶具中的电池组进行点焊作业,其中点焊装置中的焊针接触到电池镍片时,系统的PLC控制点焊电源放电,同时点焊装置中的冶具气缸对旋转装置做功使得正极导向柱旋转,破除了焊针粘针的现象。本实用新型的整个工作流程由系统的PLC进行控制,其为智能化全自动点焊,克服了以往人工操作的不足,提高了工作效率,是一种低消耗、高焊接质量的智能化全自动点焊系统。
【附图说明】
[0013] 图I是本实用新型的结构示意图。
[0014] 图2是本实用新型的点焊装置的结构示意图。
[0015] 图3是本实用新型的点焊冶具夹紧装置的结构示意图。
[0016] 图4是本实用新型的点焊机构的结构示意图。 [0017] 图5是本实用新型的点焊机构的剖面图。
[0018] 图6是本实用新型的点焊冶具的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 请参阅图I所示,一种动力电池组电极片点焊系统,包括一组并排相对设置的点焊装置I和一点焊冶具夹紧装置2,所述点焊装置I、点焊冶具夹紧装置2均与所述系统的PLC(未图示)电连接且点焊冶具夹紧装置2设置于该组点焊装置I的中间;所述点焊装置I包括底板11、侧板12、升降台13、点焊机构14、使所述升降台13纵向移动的X轴运动机构15以及使所述点焊机构横向移动的Z轴运动机构16 ;所述侧板12正面竖直平行设置有两导轨121,所述侧板12与所述底板11垂直设置;所述Z轴运动机构16垂直设置于所述底板11上,且与所述侧板12相对应;所述升降台13位于所述底板11上且一端可滑动地嵌在所述导轨121上,另一端与所述Z轴运动机构16连接;所述X轴运动机构15设置于所述升降台13上,所述点焊机构14固定设置于所述X轴运动机构15上且与所述点焊冶具夹紧装置2相垂直。参阅图2所示,所述X轴运动机构15包括模组滑台151和用于控制模组滑台151横向移动的X轴伺服电机152 ;所述模组滑台151上表面设有用于固定所述点焊机构14的固定板153 ;所述模组滑台151设于所述升降台13上,所述固定板153固定于所述模组滑台151上,所述X轴伺服电机152设于所述模组滑台151的端部以控制模组滑台151的横向(即X轴)移动;所述Z轴运动机构16包括支撑座161和设于所述支撑座端部的Z轴伺服电机162 ;所述支撑座161内设有一第一丝杆1611,所述Z轴伺服电机162经一联轴器1612与所述第一丝杆1611连接;所述升降台13的另一端通过一升降台丝杆连接块1613与所述第一丝杆1611连接,以利于所述Z轴伺服电机162通过第一丝杆1611控制升降台13的纵向(即Z轴)移动,其升降台13在纵向移动的同时,使得升降台13上的X轴运动机构15的点焊机构14也能纵向移动。
[0020] 请参阅图3所示,所述点焊冶具夹紧装置2包括点焊冶具滑台21、用于夹紧点焊冶具的夹紧机构22以及使所述点焊冶具滑台横向移动的Y轴运动机构23 ;所述夹紧机构22设置于所述点焊冶具滑台21上且与所述点焊机构14相垂直,所述点焊冶具滑台21下设有以利于点焊冶具滑台21滑动的两滑轨211,所述Y轴运动机构23与所述点焊冶具滑台21连接,通过Y轴运动机构23使点焊冶具滑台21在两滑轨211上移动。[0021] 所述用于夹紧点焊冶具的夹紧机构22包括带有夹紧气缸221的机座222、压紧气缸223以及用于固定所述压紧气缸223的支座224 ;所述机座222表面设有用于定位点焊冶具(未图示)的定位槽225,所述机座222固定于所述点焊冶具滑台21上,所述支座224的一端与所述机座222垂直设置且固定于所述点焊冶具滑台21上,所述压紧气缸223与所述支座224的另一端垂直设置且与所述机座222相对应,所述压紧气缸223底部设置有一点焊冶具压紧板226,点焊冶具压紧板226的方向与所述定位槽225相对应;这样可以将点焊冶具(未图示)放置在定位槽225上后,夹紧气缸221可以夹紧点焊冶具的两侧,再通过压紧气缸223带动底部的压紧板226将点焊冶具进行压紧。所述Y轴运动机构23包括用于控制所述点焊冶具滑台21在所述两滑轨121上滑动的Y轴伺服电机231、滚动齿轮232 以及传送带233 ;所述滚动齿轮232经一第二丝杆234与所述点焊冶具滑台21端部连接;所述Y轴伺服电机231与所述滚动齿轮232之间套设所述传动带233,这样通过调节Y轴伺服电机231使得滚动齿轮232进行滚动带动第二丝杆234延Y轴运动,第二丝杆234即可使点焊冶具滑台21在两滑轨211上移动。
[0022] 如图4和图5所示,所述点焊机构14包括焊针141、焊针固定座142、焊座主体143以及用于调节焊针压力的压力调节装置144 ;所述焊座主体143内嵌设有正极导向柱145和负极导向柱146,所述焊针固定座142与所述焊座主体143的正极导向柱145和负极导向柱146连接;所述焊针固定座142嵌设有所述焊针141 ;所述压力调节装置144嵌设在所述焊座主体143的尾部且与所述正极导向柱145和负极导向柱146连接。
[0023] 所述焊座本体143上并排相对设置有一冶具气缸147和一用于旋转正极导向柱145的旋转装置148,所述旋转装置148包括一摆臂1481和一推杆1482 ;所述摆臂1481的一端嵌套在所述正极导向柱145上,另一端固定连接所述的推杆1482 ;所述推杆1482和所述的冶具气缸147的气缸轴(未图示)连接;这样点焊机构14中的冶具气缸147对旋转装置148的推杆1482做功使得摆臂1481进行转动从而使正极导向柱145旋转,破除了焊针141粘针的现象。
[0024] 所述压力调节装置144包括一组调压旋钮1441、一组过渡套1442、一组螺杆1443、一组弹簧1444、一组弹簧上支撑台1445以及一组弹簧下支撑台1446 ;所述一组弹簧下支撑台1446分别套设在所述正极导向柱145和负极导向柱146 ;所述一组调压旋钮1441分别对应套设于所述的过渡套1442且通过螺杆1443进行固定;所述螺杆1443的尾部套设有所述弹簧上支撑台1445 ;所述弹簧1444嵌套于所述上支撑台1445和下支撑台1446之间,且上支撑台1445和下支撑台1446相对应;这样调节旋钮1441旋转时螺杆1443 —起旋转,从而压缩弹簧1444,弹簧1444的另一头连接的正极导向柱145和负极导向柱146就可以滑动,从而调节焊针141的压力。
[0025] 本实用新型的工作原理如下:
[0026] 夹紧气缸221可以夹紧点焊冶具的两侧,再通过压紧气缸223带动底部的压紧板226将点焊冶具进行压紧。
[0027] 在点焊系统开始工作前先通过压力调节装置144将焊针141压力调节好,并将点焊治具(未图示)放入机座222表面的定位槽225中,按下系统PLC的启动按钮(未图示)后,夹紧气缸221动作夹紧点焊冶具两侧,通过压紧气缸223动作推动底部的压紧板226下压,压紧点焊治具。点焊治具被夹紧后,所述Y轴伺服电机231控制点焊冶具滑台21到Y轴指定位置,Y轴定位完成后,Z轴伺服电机162通过第一丝杆1611控制升降台13在Z轴定位,Z/Y轴定位完成后,焊针141对准点焊位,X轴伺服电机152控制点焊机构14延X轴做点焊动作,其中点焊装置I中的焊针141接触到电池镍片时,系统的PLC控制点焊电源放电,同时点焊装置I中的冶具气缸147对旋转装置148做功使得正极导向柱145旋转,破除了焊针粘针的现象。一次点焊完成后,PLC控制Y/Z轴的运动机构定位下一个点焊位直到所有点焊完成。一个点焊治具所有点焊位点焊完成后,Y轴伺服电机231通过第二丝杆234控制点焊冶具滑台21到指定位置。
[0028] 这里值得一提的是:如图6所示,其中本实用新型的点焊冶具3包括上盖板31、下盖板32、前挡板33、后挡板34、冶具前侧板35、冶具后侧板36、压紧推板(未图示)以及压紧手轮37 ;所述冶具前侧板35、冶具后侧板36均经一铰链与所述下盖板32铰接连接;所述冶具前侧板35、冶具后侧板36均开设有复数个点焊窗口 38 ;所述上盖板31、下盖板32、前挡板33、后挡板34、冶具前侧板35、冶具后侧板36围成一空间,所述前挡板33开设有一以利用压紧手轮37露出的通孔331 ;所述压紧推板可滑动的设于所述空间内且与所述压紧手轮的末端37连接;其点焊冶具也可以是其他类型的点焊冶具。 [0029] 在焊针固定座142上还可嵌套另一个焊针并 与所述负极导向柱146连接;这样点焊系统就有4个焊针。本实用新型具有三轴(X、Y、Z轴)运动机构,其点焊装置I可以带双个头焊针或四个头焊针141,是一种双面(即一组并排相对设置的点焊装置I)全自动点焊系统,本实用新型有如下优点:1、具有三轴运动能力,自动点焊灵活准确、生产效率高。2、系统的设备模块化组合设计适用于不同电池组电极片的点焊。3、焊针141压力可调,焊针141排列方向可变适用于不同电极焊片。4、正极导向柱上的焊针可同轴摆动,焊接时不粘针。
[0030]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (6)

1. 一种动力电池组电极片点焊系统,其特征在于:包括一组并排相对设置的点焊装置和一点焊冶具夹紧装置,所述点焊装置、点焊冶具夹紧装置均与所述系统的PLC连接且点焊冶具夹紧装置设置于该组点焊装置的中间;所述点焊装置包括底板、侧板、升降台、点焊机构、使所述升降台纵向移动的X轴运动机构以及使所述点焊机构横向移动的Z轴运动机构;所述侧板正面竖直平行设置有两导轨,所述侧板与所述底板垂直设置;所述Z轴运动机构垂直设置于所述底板上,且与所述侧板相对应;所述升降台位于所述底板上且一端可滑动地嵌在所述导轨上,另一端与所述Z轴运动机构连接;所述X轴运动机构设置于所述升降台上,所述点焊机构固定设置于所述X轴运动机构上且与所述点焊冶具夹紧装置相垂直;所述点焊冶具夹紧装置包括点焊冶具滑台、用于夹紧点焊冶具的夹紧机构以及使所述点焊冶具滑台横向移动的Y轴运动机构;所述夹紧机构设置于所述点焊冶具滑台上且与所述点焊机构相垂直,所述点焊冶具滑台下设有以利于点焊冶具滑台滑动的两滑轨,所述Y轴运动机构与所述点焊冶具滑台连接。
2.根据权利要求I所述的动力电池组电极片点焊系统,其特征在于:所述X轴运动机构包括模组滑台和用于控制模组滑台横向移动的X轴伺服电机;所述模组滑台上表面设有 用于固定所述点焊机构的固定板;所述模组滑台设于所述升降台上,所述固定板固定于所述模组滑台上,所述X轴伺服电机设于所述模组滑台的端部以控制模组滑台的横向移动;所述Z轴运动机构包括支撑座和设于所述支撑座端部的Z轴伺服电机;所述支撑座内设有一第一丝杆,所述Z轴伺服电机经一联轴器与所述第一丝杆连接;所述升降台的另一端通过一升降台丝杆连接块与所述第一丝杆连接,以利于所述Z轴伺服电机通过第一丝杆控制升降台的纵向移动。
3.根据权利要求I所述的动力电池组电极片点焊系统,其特征在于:所述点焊机构包括焊针、焊针固定座、焊座主体以及用于调节焊针压力的压力调节装置;所述焊座主体内嵌设有正极导向柱和负极导向柱,所述焊针固定座与所述焊座主体的正极导向柱和负极导向柱连接;所述焊针固定座嵌设有所述焊针;所述压力调节装置嵌设在所述焊座主体的尾部且与所述正极导向柱和负极导向柱连接。
4.根据权利要求3所述的动力电池组电极片点焊系统,其特征在于:所述焊座本体上并排相对设置有一冶具气缸和一用于旋转正极导向柱的旋转装置,所述旋转装置包括一摆臂和一推杆;所述摆臂的一端嵌套在所述正极导向柱上,另一端固定连接所述的推杆;所述推杆和所述的冶具气缸的气缸轴连接。
5.根据权利要求3所述的动力电池组电极片点焊系统,其特征在于:所述压力调节装置包括一组调压旋钮、一组过渡套、一组螺杆、一组弹簧、一组弹簧上支撑台以及一组弹簧下支撑台;所述一组弹簧下支撑台分别套设在所述正极导向柱和负极导向柱;所述一组调压旋钮分别对应套设于所述的过渡套且通过螺杆进行固定;所述螺杆的尾部套设有所述弹簧上支撑台;所述弹簧嵌套于所述上支撑台和下支撑台之间,且上支撑台和下支撑台相对应。
6.根据权利要求I所述的动力电池组电极片点焊系统,其特征在于:所述用于夹紧点焊冶具的夹紧机构包括带有夹紧气缸的机座、压紧气缸以及用于固定所述压紧气缸的支座;所述机座表面设有用于定位点焊冶具的定位槽,所述机座固定于所述点焊冶具滑台上,所述支座的一端与所述机座垂直设置且固定于所述点焊冶具滑台上,所述压紧气缸与所述支座的另一端垂直设置且与所述机座相对应,所述压紧气缸底部设置有一点焊冶具压紧板,点焊冶具压紧板的方向与所述定位槽相对应;所述Y轴运动机构包括用于控制所述点焊冶具滑台在所述两滑轨上滑动的Y轴伺服电机、滚动齿轮以及传送带;所述滚动齿轮经一第二丝杆与所述点焊冶具滑台端部连接;所述Y轴伺服电机与所述滚动齿轮之间套设所 述传动带。
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