CN207723694U - 一种高精度自动化智能激光点焊设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高精度自动化智能激光点焊设备，包括机台，以及设置在机台上的电池进料机构、保护板进料机构、激光点焊机构以及旋转工作台。电池进料机构、保护板进料机构以及激光点焊机构依次排列于旋转工作台的四周；旋转工作台的边缘处设有极耳位置检测装置和保护板检测装置，所述极耳位置检测装置和保护板检测装置内置视觉检测分析系统；所述极耳位置检测装置用于检验电池极耳的外观缺陷，并确定激光点焊焊点X方向位置，所述保护板检测装置用于检验保护板的外观缺陷，并分析保护板的焊盘位置，进而确定激光点焊焊点Y方向位置，综合焊点X方向和Y方向位置，得到精准的焊点位置。本实用新型具有点焊精准度高、智能化程度先进、良品率高以及安全性能强的优点。

Description

一种高精度自动化智能激光点焊设备

技术领域

本实用新型涉及电池加工设备领域，具体涉及一种高精度自动化智能激光点焊设备，能够运用视觉检测计算系统判断最佳焊点位置，避免炸点和脱焊，尤其适用于极耳位置偏差较大，尺寸小或焊点位置要求高的精密激光焊接工序中。

背景技术

随着电子产品的迅猛发展，由于电池在电子产品中占据着核心地位，电池的质量对电子产品的运行以及使用寿命有着至关重要的影响，而将电池极耳和保护板压合进行激光点焊的工序是影响电池质量好坏的关键因素之一。

目前，行业内所使用的自动激光点焊设备工作流程通常是：先将电池放置在固定位置，然后通过机械臂将保护板移至电池极耳的位置处；接着，按照设定好的参数，控制激光焊头或夹具移动至设定的点焊位置处，焊爪下行压合极耳和保护板焊盘，激光振镜发出光束在极耳和焊盘位置打出焊点，完成激光点焊工序。这类自动激光点焊设备存在以下缺点：1.易造成电池极耳歪斜、变形，以及保护板焊盘倾斜；2、具有保护板焊盘短接极耳正负极，进而导致短路的风险；3、由于电池极耳位存在一定的工差，而保护板焊盘位置也会出现偏差，因此会出现焊点偏移焊盘位置的现象，导致出现少点、点偏、炸点的问题，并且焊点偏移较大时，会导致电池燃烧的安全事故。

发明内容

本实用新型针对现有自动激光点焊设备存在的无法自动判断正确焊点位置，只能依据已设定的固定位置参数进行定点焊接的不足之处，提供了一种高精度自动化智能激光点焊设备，能根据实际的电池极耳和焊盘位置，判断出最佳焊点位置，有效地避免了炸点和脱焊问题。

本实用新型的技术方案如下所述：一种高精度自动化智能激光点焊设备，包括机台，以及设置在机台上的电池进料机构、保护板进料机构、激光点焊机构以及旋转工作台。其中，电池进料机构、保护板进料机构以及激光点焊机构依次排列于旋转工作台的四周；所述旋转工作台的边缘处设有极耳位置检测装置和保护板检测装置，所述极耳位置检测装置和保护板检测装置内置视觉检测分析系统；所述极耳位置检测装置用于检验电池极耳的外观缺陷，并确定激光点焊焊点X方向位置，所述保护板检测装置用于检验保护板的外观缺陷，并分析保护板的焊盘位置，进而确定激光点焊焊点Y方向位置。

进一步的，所述的电池进料机构包括水平设置于机台上的电池进料传送装置，以及安装于电池进料传送装置上的入料挡块和安装于机台上的入料机械手，所述入料挡块用于阻挡电池传送至旋转工作台上，所述入料机械手用于将电池抓入旋转工作台上。

进一步的，所述高精度自动化智能激光点焊设备还包括电池出料机构，所述电池出料机构包括安装于机台上的出料机械手、电池出料传送装置以及不良品排除装置。

进一步的，不良品排除装置包括安装于机台上的焊点检测装置、不良品排料机械手以及不良品排料槽；所述焊点检测装置位于电池出料传送装置的一侧，所述不良品排料机械手和不良品排料槽相连接，并位于电池出料传送装置的另一侧。

进一步的，所述焊点检测装置包括电池夹具旋转机构，用于将电池旋转180度，使得焊点位置位于焊点检测装置的光学镜头下。

进一步的，所述焊点检测装置的入口处设有入料挡块，所述焊点检测装置的出口处设有出料挡块。

进一步的，所述的保护板进料机构包括连接的保护板上料槽、保护板上料定位槽和保护板排料槽，所述保护板上料定位槽的上方设有保护板上料吸嘴，保护板上料吸嘴用于将保护板上料定位槽内的保护板移送至下一工位。

进一步的，所述的保护板进料机构还包括与保护板上料定位槽相邻的保护板中转定位槽，所述保护板中转定位槽上方设有保护板中转吸嘴，所述保护板上料定位槽内的保护板经由保护板上料吸嘴移送至保护板中转定位槽，进而由保护板中转吸嘴移送至所述的保护板检测装置上进行检验工序。

进一步的，所述电池进料机构、保护板进料机构以及电池出料机构在机台上呈“L”型排列，所述电池进料机构分别与保护板进料机构及电池出料机构相邻，所述激光点焊机构位于电池进料机构与保护板进料机构之间。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的高精度自动化智能激光点焊设备引入了视觉检测计算系统，能根据实际的电池极耳和焊盘位置，判断出最佳焊点位置，从而避免了机械定位误差，减少了由于电池和保护板自身问题造成的点焊不良，实现高精准度激光点焊，有效地提高了良品率；

2、整个激光点焊过程采用全自动化控制，实现系统智能化，减少了对人工的依赖程度，有效地提高了生产效率；

3、本设备包括不良品筛选工位，配设有焊点检测装置、不良品排料机械手以及不良品排料槽，便于及时发现和解决生产过程中出现的问题。

附图说明

图1为实施例中一种高精度自动化智能激光点焊设备的结构示意图。

图2为点焊时实施例中部分机构的结构示意图。

图3实施例中点焊的点焊原理示意图。

附图中的标记如下所述：

1：机台；

2：电池进料机构；21：入料流水线槽；22：入料挡块；23：入料机械手；

3：保护板进料机构；31：保护板上料槽；32：保护板上料定位槽；33: 保护板排料槽；34：保护板中转定位槽；35：保护板上料吸嘴；36：保护板中转吸嘴；

4：激光点焊机构4；41：激光点焊振镜；42：点焊压爪；

5：旋转工作台；

6：电池出料机构；61：出料机械手；62：出料流水线槽；63：不良品排料机械手；64：不良品排料槽；65：焊点检测CCD机；66：电池夹具旋转机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型的目的实现、功能特点及优点做进一步说明，但不用于限定本实用新型。

参照图1至图3所示，本实施例公开了一种高精度自动化智能激光点焊设备，该设备包括内置PLC控制系统的机台1，以及设置在机台上的电池进料机构2、保护板进料机构3、激光点焊机构4、旋转工作台5以及电池出料机构6，电池进料机构2、保护板进料机构3、激光点焊机构4以及电池出料机构6排列于旋转工作台5的四周。电池进料机构2、保护板进料机构3以及电池出料机构6在机台上呈“L”型排列，所述电池进料机构2分别与保护板进料机构3及电池出料机构6相邻，所述激光点焊机构4位于电池进料机构2与保护板进料机构3之间。

旋转工作台5的边缘处设有极耳位置检测装置和保护板检测装置，两个检测装置均内置视觉检测分析系统，所述视觉检测分析系统与PLC控制系统通讯连接。极耳位置检测装置包括极耳检测CCD机7，用于检测分析电池极耳外观是否存在倾斜、褶皱等缺陷，并确定激光点焊焊点X方向位置。保护板检测装置包括保护板检测CCD机8，用于检测保护板是否存在外观缺陷，并且分析保护板焊盘位置，从而确定激光点焊焊点Y方向位置。综合X和Y方向位置，能够得出最终的焊点位置，具有精准度高的优点。

需要说明的是，视觉分析系统的实现流程为：

S1、极耳检测CCD机7对极耳进行光学拍照，对极耳边缘进行拍照提取，对提取的图像进行预处理，然后使用预先设定的算法公差确定极耳边缘，判定极耳边缘后确定激光焊点的X方向位置D1；

S2、保护板检测CCD机8对保护板进行光学拍照，对保护板焊盘边缘进行拍照提取，对提取的图像进行预处理，然后使用预先设定的算法公差确定焊盘边缘，判定焊盘边缘后确定激光焊点的Y方向位置D2；

S3、综合D1和D2判定焊点位置，计算生成焊点坐标并输出结果；

S4、将计算好的焊点坐标发送至激光点焊机构4。

电池进料机构2包括水平设置于机台上的入料流水线槽21，入料流水线槽21上安装有电池夹具，入料流水线槽内安装有传送带，入料传送带带动夹持有电池的电池夹具朝旋转工作台5的方向运动，入料流水线槽21上靠近旋转工作台5的位置处设有阻挡电池传送的入料挡块22，对应地，旋转工作台5的边缘处设有安装于机台上的入料机械手23，用于抓取传送带上的电池进入旋转工作台5。

保护板进料机构3包括相连接的保护板上料槽31、保护板上料定位槽32和保护板排料槽33，以及与保护板上料定位槽32相邻的保护板中转定位槽34。保护板上料定位槽32的上方设有保护板上料吸嘴35，保护板中转定位槽34上方设有保护板中转吸嘴36。保护板进料机构3的工作原理为：将装有保护板的料盘放置于保护板上料槽31，然后料盘推动至保护板上料定位槽32进行定位，接着保护板上料吸嘴35吸取保护板上料定位槽33内的保护板至保护板中转定位槽34内进行二次定位，保护板中转吸嘴36再将保护板转移至保护板检测CCD机8上进行拍照检测，确定激光点焊焊点Y方向位置，最后保护板中转吸嘴36依据保护板检测装置计算出的焊点位置将保护板放置于电池极耳上方，进入后续的点焊工序。

点焊机构4包括激光点焊振镜41，在激光点焊振镜41的下方设有压合保护板和电池极耳的点焊压爪42。完成点焊工序的电池进入电池出料机构排出。点焊原理参照图3所示，激光焊点的X方向位置为D1，激光焊点的Y方向位置为D2。

电池出料机构6包括安装于机台上的出料机械手61、电池出料传送装置以及不良品排除装置。电池出料传送装置包括出料流水线槽62，出料流水线槽62上安装有电池夹具，出料流水线槽62内安装有出料传送带；出料机械手61与入料机械手23并排设置，用于将完成点焊工序的电池排出至出料传送带上，出料传送带带动电池进入不良品排除装置。不良品排除装置包括安装于机台上的焊点检测装置、不良品排料机械手63以及不良品排料槽64；焊点检测装置位于出料流水线槽的一侧，焊点检测装置的入口处和出口处分别设有入料挡块和出料挡块，焊点检测装置包括焊点检测CCD机65和电池夹具旋转机构66，电池夹具旋转机构66用于将电池旋转180度，使得其焊点位置位于焊点检测CCD机65的镜头下，方便开展检测工作；而不良品排料机械手63和不良品排料槽64相连接，位于出料流水线槽62的另一侧，用于及时排除不良品。

整个设备的工作流程为：将夹持有电池的电池夹具安装于入料流水线槽21上，在入料流水线槽21内置传送带的作用下，电池夹具朝着旋转工作台5方向前行；电池夹具前行至入料挡块22处，入料挡块22会对电池夹具暂时拦截，然后入料机械手23抓取入料传送带上的电池夹具放置于旋转工作台5上并进行夹具定位；定位完成后，旋转工作台5顺时针旋转90度至极耳检测装置处进行极耳外观检测，并确定激光点焊焊点X方向位置；极耳外观检测通过后，旋转工作台5顺时针旋转90度至保护板检测装置处，保护板中转吸嘴36依据保护板检测装置计算出的焊点位置将保护板放置于电池极耳上方；保护板放置完成后，旋转工作台5顺时针旋转90度至激光点焊振镜41下方的点焊位置，点焊压爪42下压对保护板和极耳进行充分压合，然后振镜41发出光束在极耳及焊盘位置打出焊点，完成激光点焊；旋转工作台5继续顺时针旋转90度，出料机械手61排出电池至出料传送带上，电池夹具旋转机构66将电池旋转180度移送至焊点检测CCD机65进行焊点检测；若通过焊点检测，出料挡块放行电池进入下一个工序，若未通过焊点检测，不合格的电池产品经由不良品排料机械手63放至不良品排料槽64。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种高精度自动化智能激光点焊设备，包括机台，以及设置在机台上的电池进料机构、保护板进料机构、激光点焊机构以及旋转工作台，其特征在于，所述电池进料机构、保护板进料机构以及激光点焊机构依次排列于旋转工作台的四周；所述旋转工作台的边缘处设有极耳位置检测装置和保护板检测装置，所述极耳位置检测装置和保护板检测装置内置视觉检测分析系统；所述极耳位置检测装置用于检验电池极耳的外观缺陷，并确定激光点焊焊点X方向位置，所述保护板检测装置用于检验保护板的外观缺陷，并分析保护板的焊盘位置，进而确定激光点焊焊点Y方向位置。

2.根据权利要求1所述的高精度自动化智能激光点焊设备，其特征在于，所述的电池进料机构包括水平设置于机台上的电池进料传送装置，以及安装于电池进料传送装置上的入料挡块和安装于机台上的入料机械手，所述入料挡块用于阻挡电池传送至旋转工作台上，所述入料机械手用于将电池抓入旋转工作台上。

3.根据权利要求1或2所述的高精度自动化智能激光点焊设备，其特征在于，所述高精度自动化智能激光点焊设备还包括电池出料机构，所述电池出料机构包括安装于机台上的出料机械手、电池出料传送装置以及不良品排除装置。

4.根据权利要求3所述的高精度自动化智能激光点焊设备，其特征在于，所述不良品排除装置包括安装于机台上的焊点检测装置、不良品排料机械手以及不良品排料槽；所述焊点检测装置位于电池出料传送装置的一侧，所述不良品排料机械手和不良品排料槽相连接，并位于电池出料传送装置的另一侧。

5.根据权利要求4所述的高精度自动化智能激光点焊设备，其特征在于，所述焊点检测装置包括电池夹具旋转机构，用于将电池旋转180度，使得焊点位置位于焊点检测装置的光学镜头下。

6.根据权利要求4或5所述的高精度自动化智能激光点焊设备，其特征在于，所述焊点检测装置的入口处设有入料挡块，所述焊点检测装置的出口处设有出料挡块。

7.根据权利要求1、2、4或5中任一项所述的高精度自动化智能激光点焊设备，其特征在于，所述的保护板进料机构包括连接的保护板上料槽、保护板上料定位槽和保护板排料槽，所述保护板上料定位槽的上方设有保护板上料吸嘴，保护板上料吸嘴用于将保护板上料定位槽内的保护板移送至下一工位。

8.根据权利要求7所述的高精度自动化智能激光点焊设备，其特征在于，所述的保护板进料机构还包括与保护板上料定位槽相邻的保护板中转定位槽，所述保护板中转定位槽上方设有保护板中转吸嘴，所述保护板上料定位槽内的保护板经由保护板上料吸嘴移送至保护板中转定位槽，进而由保护板中转吸嘴移送至所述的保护板检测装置上进行检验工序。

9.根据权利要求4、5或8中任一项所述的高精度自动化智能激光点焊设备，其特征在于，所述电池进料机构、保护板进料机构以及电池出料机构在机台上呈“L”型排列，所述电池进料机构分别与保护板进料机构及电池出料机构相邻，所述激光点焊机构位于电池进料机构与保护板进料机构之间。