CN209439601U - 动力电池激光焊接机 - Google Patents

Abstract

一种动力电池激光焊接机，包括焊接装置本体、吸烟机、悬吊臂、吸烟罩、烟雾传感器、警报器，焊接装置本体包括机架、旋转工作台、激光焊接机械手、反馈控制系统，旋转工作台和激光焊接机械手均设于机架上并通过反馈控制系统实现自动化控制，旋转工作台包括由驱动机构带动旋转的旋转台和对称安装于旋转台上的两电池模组定位夹紧机构，吸烟罩通过悬吊臂设于机架上，吸烟机的进口与吸烟罩通过一吸烟管连通，吸烟罩的内部位于吸烟管的下方设有导流罩，导流罩的四周通过若干吊杆与吸烟罩固定连接，烟雾传感器固设于吸烟罩上，烟雾传感器与警报器电性连接。本实用新型焊接效率高、排烟效果显著、环保节能、自动化程度高、使用方便。

Description

动力电池激光焊接机

技术领域

本实用新型涉及动力电池焊接装置领域，尤指一种动力电池激光焊接机。

背景技术

电动汽车的关键技术之一是动力电池，电池的好坏决定着电动汽车的成本和电动汽车的续驶里程。现有技术中，电动汽车上的动力电池多采用方块电池，方块电池维护成本低、循环寿命长、工作温度范围广、高比能量等高水平的性能，相比于圆柱形电池，方块电池还具有运输及安装便利的特点，但是现有技术中的焊接技术难以达到需求，操作繁琐，且容易出错。

目前，动力电池生产线上的激光焊接工序大多是采用人工完成，由人工将激光焊枪调整到正确位置，人工监视焊接的全过程。每焊接完一次，参数都需要重新调整一次，费时费力，生产效率和自动化程度低，且很难保证焊接质量。

在焊接工艺过程中，经常会有烟气需要处理，通常情况下一般采用吸烟罩并配合吸风机将废烟气排走，但由于在工业生产中烟气产量很大，传统的吸烟罩结构和位置固定，要想将大量烟气及时排走需要增大风量，即增大吸风机的电功率，这无疑会加大能量的消耗，不利于环保节能的终极目标。并且缺少监测空气中烟气浓度的设备，当排气设备出现故障时，容易危害人体健康。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种焊接效率高、排烟效果显著、环保节能、自动化程度高、使用方便的动力电池激光焊接机。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种动力电池激光焊接机，包括焊接装置本体、吸烟机、悬吊臂、吸烟罩、烟雾传感器、警报器，所述焊接装置本体包括机架、旋转工作台、激光焊接机械手、反馈控制系统，所述旋转工作台和激光焊接机械手均设于机架上并通过反馈控制系统实现自动化控制，所述旋转工作台包括由驱动机构带动旋转的旋转台和对称安装于旋转台上的两电池模组定位夹紧机构，所述激光焊接机械手包括丝杆螺母机构和由丝杆螺母机构带动位移的激光焊枪，

所述吸烟机固设于机架上，所述吸烟罩通过所述悬吊臂设于机架上，所述吸烟机的进口与所述吸烟罩通过一吸烟管连通，所述悬吊臂包括竖直套筒、竖直螺纹转轴、竖直活动柱，所述竖直套筒固设于机架上，且竖直套筒的顶端设有一升降电机，所述升降电机与竖直螺纹转轴驱动连接，所述竖直活动柱为中空结构并套于竖直螺纹转轴表面，且竖直活动柱与竖直螺纹转轴螺纹连接，竖直活动柱延伸至竖直套筒外并与吸烟罩固定连接，竖直套筒的内壁开设有竖直滑槽，所述竖直活动柱的外壁固设有与竖直滑槽对应的导向块，且所述导向块与竖直滑槽滑动连接，

所述吸烟罩的内部位于吸烟管的下方设有导流罩，所述导流罩的四周通过若干吊杆与所述吸烟罩固定连接，

所述烟雾传感器固设于吸烟罩上，所述烟雾传感器与所述警报器电性连接。

具体地，所述驱动机构包括驱动电机、链轮链条机构、涡轮蜗杆机构，所述驱动电机通过链轮链条机构与涡轮蜗杆机构驱动连接，所述旋转台装设于涡轮蜗杆机构的输出轴上。

具体地，所述定位夹紧机构包括气动夹紧装置和电动滚筒，所述气动夹紧装置相对设于电动滚筒的两边并相向移动。

具体地，所述反馈控制系统包括位置校正系统、位移感应器、位置感应器、PLC控制器，所述位置校正系统安装于所述激光焊枪上并对激光焊枪的位置进行微调，所述位移感应器安装于丝杆螺母机构上并用于感应激光焊枪是否到达准确焊接位置，所述位置感应器安装于旋转工作台上并用于感应旋转工作台是否转到正确位置，所述PLC控制器通过位移感应器、位置感应器反馈的信号来控制焊接装置本体上的各机构协调运动。

具体地，所述丝杆螺母机构包括X方向丝杆螺母机构、Y方向丝杆螺母机构和Z方向丝杆螺母机构。

具体地，所述激光焊接机械手包括焊接机械手支架和焊枪夹紧机构，所述焊接机械手支架固设于机架上，所述X方向丝杆螺母机构安装于所述焊接机械手支架上，所述Z方向丝杆螺母机构与所述X方向丝杆螺母机构的丝杆螺母固定连接，所述Y方向丝杆螺母机构与所述Z方向丝杆螺母机构的丝杆螺母固定连接，所述焊枪夹紧机构装设于所述Y方向丝杆螺母机构的丝杆螺母上，所述激光焊枪装设于所述焊枪夹紧机构中。

具体地，所述竖直套筒的底端沿其内壁环绕固设有一限位板，所述竖直活动柱穿过限位板并与限位板滑动连接。

具体地，所述吸烟机的出口连接有延伸至室外的排烟管。

具体地，所述导流罩由四个镀锌板拼合而成，镀锌板两两相对且自下往上向外倾斜拼接在一起形成四个导流斜面。

具体地，所述镀锌板的厚度为2-3㎜。

本实用新型的有益效果在于：

驱动机构驱动旋转台旋转180度，两套电池模组定位夹紧机构交替进行上下料和焊接，在反馈控制系统的控制下，安装在丝杆螺母机构上的激光焊枪自动开始焊接动作，实现智能化操作，大大提高了焊接效率；

通过控制升降电机的正反转带动竖直螺纹转轴转动，由于竖直螺纹转轴与竖直活动柱螺纹连接，并且导向块在滑槽内滑动对竖直活动柱形成导向作用，从而带动竖直活动柱沿竖直螺纹转轴上下移动，进一步带动吸烟罩上下运动，从而实现吸烟罩的高度调整，使用方便，自动化程度高；

焊接产生的有毒烟气自下而上进入到吸烟罩后，由于导流罩的导流作用，烟气从导流罩四周与吸烟罩的空间流过，流通面积减小，从而加速了烟气的流动，这样烟气的吸力会无形中增大，有效排出烟气，吸烟效果显著，环保、高效、节能；

当空气中的烟气浓度达到一定值时，会触发烟雾传感器，烟雾传感器将信号传递至警报器，使警报器发出警报，提醒工作人员注意，让工作人员及时排查故障，保证人身安全。

附图说明

图1 是本实用新型整体结构的侧视图；

图2 是本实用新型整体结构的正视图；

图3 是本实用新型整体结构的俯视图；

图4 是本实用新型的悬吊臂结构示意图；

图5 是本实用新型的竖直套筒俯视图；

图6 是本实用新型的导流罩的正视图；

图7 是本实用新型的导流罩的俯视图；

图8 是本实用新型的导流罩的侧视图。

附图标号说明：1-焊接装置本体；2-吸烟机；3-悬吊臂；4-吸烟罩；5-烟雾传感器；6-警报器；11-机架；21-吸烟管；22-排烟管；31-竖直套筒；32-竖直螺纹转轴；33-竖直活动柱；34-升降电机；35-竖直滑槽；36-导向块；37-限位块；41-导流罩；42-吊杆；43-镀锌板；121-驱动电机；122-链轮链条机构；123-涡轮蜗杆机构；124-旋转台；125-气动夹紧装置；126-电动滚筒；131-激光焊枪；132-X方向丝杆螺母机构；133-Y方向丝杆螺母机构；134-Z方向丝杆螺母机构；135-焊枪夹紧机构；136-焊接机械手支架。

具体实施方式

请参阅图1-3，本实用新型关于一种动力电池激光焊接机，包括焊接装置本体1、吸烟机2、悬吊臂3、吸烟罩4、烟雾传感器5、警报器6，所述焊接装置本体1包括机架11、旋转工作台、激光焊接机械手、反馈控制系统，所述旋转工作台和激光焊接机械手均设于机架11上并通过反馈控制系统实现自动化控制，所述旋转工作台包括由驱动机构带动旋转的旋转台124和对称安装于旋转台124上的两电池模组定位夹紧机构，所述激光焊接机械手包括丝杆螺母机构和由丝杆螺母机构带动位移的激光焊枪131，

所述吸烟机2固设于机架11上，所述吸烟罩4通过所述悬吊臂3设于机架11上，所述吸烟机2的进口与所述吸烟罩4通过一吸烟管21连通，请参阅图4-5，所述悬吊臂3包括竖直套筒31、竖直螺纹转轴32、竖直活动柱33，所述竖直套筒31固设于机架11上，且竖直套筒31的顶端设有一升降电机34，所述升降电机34与竖直螺纹转轴32驱动连接，所述竖直活动柱33为中空结构并套于竖直螺纹转轴32表面，且竖直活动柱33与竖直螺纹转轴32螺纹连接，竖直活动柱33延伸至竖直套筒31外并与吸烟罩4固定连接，竖直套筒31的内壁开设有竖直滑槽35，所述竖直活动柱33的外壁固设有与竖直滑槽35对应的导向块36，且所述导向块36与竖直滑槽35滑动连接，

请参阅图6-8，所述吸烟罩4的内部位于吸烟管21的下方设有导流罩41，所述导流罩41的四周通过若干吊杆42与所述吸烟罩4固定连接，

请参阅图2，所述烟雾传感器5固设于吸烟罩4上，所述烟雾传感器5与所述警报器6电性连接。

本实用新型的工作原理为：两套电池模组定位夹紧机构交替进行上下料和焊接，当动力电池模组到达激光焊接工序，通过电池模组定位夹紧机构将动力电池夹紧，随后驱动机构启动，驱动机构驱动旋转台124旋转180度，将待焊接的动力电池模组由上料位转到焊接位，同时将焊接完成的动力电池模组转到上料位进行下料并再次上料。当动力电池模组到位焊接位时，在反馈控制系统的控制下，安装在丝杆螺母机构上的激光焊枪131自动开始焊接动作，实现智能化操作，大大提高了焊接效率。

本实用新型中，通过控制升降电机34的正反转带动竖直螺纹转轴32转动，由于竖直螺纹转轴32与竖直活动柱33螺纹连接，并且导向块36在滑槽内滑动对竖直活动柱33形成导向作用，从而带动竖直活动柱33沿竖直螺纹转轴32上下移动，进一步带动吸烟罩4上下运动，从而实现吸烟罩4的高度调整，使用方便，自动化程度高。

吸烟机2工作吸烟，焊接产生的有毒烟气自下而上进入到吸烟罩4后，由于导流罩41的导流作用，烟气从导流罩41四周与吸烟罩4的空间流过，流通面积减小，从而加速了烟气的流动，这样烟气的吸力会无形中增大，有效排出烟气，吸烟效果显著，环保、高效、节能。

吸烟罩4上的烟雾传感器5用于实时监测空气中的烟雾浓度，当烟气排出不及时或吸烟机2出现故障时，空气中的烟气浓度达到一定值时，会触发烟雾传感器5，烟雾传感器5将信号传递至警报器6，使警报器6发出警报，提醒工作人员注意，让工作人员及时排查故障，保证人身安全。

请参阅图1-2，具体地，所述驱动机构包括驱动电机121、链轮链条机构122、涡轮蜗杆机构123，所述驱动电机121通过链轮链条机构122与涡轮蜗杆机构123驱动连接，所述旋转台124装设于涡轮蜗杆机构123的输出轴上。

采用上述方案，当驱动电机121转动时，其通过链轮链条机构122驱动涡轮蜗杆机构123转动，在蜗轮蜗杆机构的作用下，旋转台124可进行水平转动。

请参阅图1-3，具体地，所述定位夹紧机构包括气动夹紧装置125和电动滚筒126，所述气动夹紧装置125相对设于电动滚筒126的两边并相向移动。

电动滚筒126用于动力电池模组的上下料，气动夹紧装置125利用气缸实现对动力电池模组的精确定位和夹紧，当动力电池模组到达激光焊接工序，气动夹紧装置125张开，安装在动力电池模组定位夹紧机构中的三个电动滚筒126转动，在电动滚筒126的作用下，动力电池模组移动到定位夹紧机构的正确位置，由气动夹紧装置125夹紧固定。当动力电池模组夹紧固定后，旋转台124旋转 180 度，以将动力电池模组转到焊接位置，同时把已经焊接好的模组转到之前的上料位置，此时，气动夹紧装置125张开，电动滚筒126转动，把焊接好的动力电池模组运送出焊接机，然后再进行新的动力电池模组上料动作。

具体地，所述反馈控制系统包括位置校正系统、位移感应器、位置感应器、PLC控制器，所述位置校正系统安装于所述激光焊枪131上并对激光焊枪131的位置进行微调，所述位移感应器安装于丝杆螺母机构上并用于感应激光焊枪131是否到达准确焊接位置，所述位置感应器安装于旋转工作台上并用于感应旋转工作台是否转到正确位置，所述PLC控制器通过位移感应器、位置感应器反馈的信号来控制焊接装置本体1上的各机构协调运动。

激光焊枪131包括枪头和枪柄两部分，枪头与枪柄之间的相对位置可调。通过安装在激光焊枪131上的位置校正系统，可以调整激光焊枪131的枪头的位置，使激光焊枪131的枪头到达准确的焊接位置，实现对激光焊枪131的精确定位。激光焊枪131上的位置校正系统用于对激光焊枪131的位置进行微调，保证焊点位置的准确性，提高焊接质量。

安装在旋转工作台上的位置感应器用于感应旋转台124是否转到正确位置，丝杆螺母机构中的位移感应器用于感应激光焊枪131是否到达准确的焊接位置，PLC 通过位移感应器、位置感应器的反馈信号来控制激光焊接机上各机构的协调运动。

请参阅图1-3，具体地，所述丝杆螺母机构包括X方向丝杆螺母机构132、Y方向丝杆螺母机构133和Z方向丝杆螺母机构134。

通过X方向丝杆螺母机构132、Y方向丝杆螺母机构133和Z方向丝杆螺母机构134的共同作用，激光焊枪131可以在X、Y、Z方向上的运动，从而实现激光焊枪131在三维空间内任意移动位置。

具体地，所述激光焊接机械手包括焊接机械手支架136和焊枪夹紧机构135，所述焊接机械手支架136固设于机架11上，所述X方向丝杆螺母机构132安装于所述焊接机械手支架136上，所述Z方向丝杆螺母机构134与所述X方向丝杆螺母机构132的丝杆螺母固定连接，所述Y方向丝杆螺母机构133与所述Z方向丝杆螺母机构134的丝杆螺母固定连接，所述焊枪夹紧机构135装设于所述Y方向丝杆螺母机构133的丝杆螺母上，所述激光焊枪131装设于所述焊枪夹紧机构135中。

激光焊接机械手的运动情况是：X方向丝杆螺母机构132上的步进升降电机34带动丝杆转动，在X方向丝杆螺母机构132的作用下，带动Y、Z方向丝杆螺母机构134和激光焊枪131沿X方向运动。同理，在Y、Z方向丝杆螺母机构134的步进升降电机34作用下，带动激光焊枪131沿Y 和Z方向运动，从而实现激光焊枪131的X、Y、Z方向的运动。

请参阅图4，具体地，所述竖直套筒31的底端沿其内壁环绕固设有一限位板，所述竖直活动柱33穿过限位板并与限位板滑动连接。

通过限位板的设计防止了竖直活动柱33在上下移动过程中左右晃动。

具体地，所述吸烟机2的出口连接有延伸至室外的排烟管22。

排烟管22用于将吸烟机2吸收的烟气排出室外，保证室内空气清洁。

请参阅图6-8，具体地，所述导流罩41由四个镀锌板43拼合而成，镀锌板43两两相对且自下往上向外倾斜拼接在一起形成四个导流斜面。

当烟气自下至上进入吸烟罩4后，由于设有四面倾斜朝上的导流罩41导流斜面，烟气只能从导流罩41四周斜向上流动，流通面积减小，烟气流量一定时，流速会增大，这样烟气的吸力会无形中增大，有效排出油烟气，与排烟管22相连接的吸风机的风量需求就会减小，吸风机的功率相应就会减小，达到了高效节能的目的。

具体地，所述镀锌板43的厚度为2-3㎜。

镀锌板43的厚度为2-3㎜，保证了镀锌板43的强度。

以上实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动力电池激光焊接机，其特征在于：包括焊接装置本体、吸烟机、悬吊臂、吸烟罩、烟雾传感器、警报器，所述焊接装置本体包括机架、旋转工作台、激光焊接机械手、反馈控制系统，所述旋转工作台和激光焊接机械手均设于机架上并通过反馈控制系统实现自动化控制，所述旋转工作台包括由驱动机构带动旋转的旋转台和对称安装于旋转台上的两电池模组定位夹紧机构，所述激光焊接机械手包括丝杆螺母机构和由丝杆螺母机构带动位移的激光焊枪，

所述吸烟机固设于机架上，所述吸烟罩通过所述悬吊臂设于机架上，所述吸烟机的进口与所述吸烟罩通过一吸烟管连通，所述悬吊臂包括竖直套筒、竖直螺纹转轴、竖直活动柱，所述竖直套筒固设于机架上，且竖直套筒的顶端设有一升降电机，所述升降电机与竖直螺纹转轴驱动连接，所述竖直活动柱为中空结构并套于竖直螺纹转轴表面，且竖直活动柱与竖直螺纹转轴螺纹连接，竖直活动柱延伸至竖直套筒外并与吸烟罩固定连接，竖直套筒的内壁开设有竖直滑槽，所述竖直活动柱的外壁固设有与竖直滑槽对应的导向块，且所述导向块与竖直滑槽滑动连接，

所述吸烟罩的内部位于吸烟管的下方设有导流罩，所述导流罩的四周通过若干吊杆与所述吸烟罩固定连接，

所述烟雾传感器固设于吸烟罩上，所述烟雾传感器与所述警报器电性连接。

2.根据权利要求1所述的动力电池激光焊接机，其特征在于：所述驱动机构包括驱动电机、链轮链条机构、涡轮蜗杆机构，所述驱动电机通过链轮链条机构与涡轮蜗杆机构驱动连接，所述旋转台装设于涡轮蜗杆机构的输出轴上。

3.根据权利要求1所述的动力电池激光焊接机，其特征在于：所述定位夹紧机构包括气动夹紧装置和电动滚筒，所述气动夹紧装置相对设于电动滚筒的两边并相向移动。

4.根据权利要求1所述的动力电池激光焊接机，其特征在于：所述反馈控制系统包括位置校正系统、位移感应器、位置感应器、PLC控制器，所述位置校正系统安装于所述激光焊枪上并对激光焊枪的位置进行微调，所述位移感应器安装于丝杆螺母机构上并用于感应激光焊枪是否到达准确焊接位置，所述位置感应器安装于旋转工作台上并用于感应旋转工作台是否转到正确位置，所述PLC控制器通过位移感应器、位置感应器反馈的信号来控制焊接装置本体上的各机构协调运动。

5.根据权利要求1所述的动力电池激光焊接机，其特征在于：所述丝杆螺母机构包括X方向丝杆螺母机构、Y方向丝杆螺母机构和Z方向丝杆螺母机构。

6.根据权利要求5所述的动力电池激光焊接机，其特征在于：所述激光焊接机械手包括焊接机械手支架和焊枪夹紧机构，所述焊接机械手支架固设于机架上，所述X方向丝杆螺母机构安装于所述焊接机械手支架上，所述Z方向丝杆螺母机构与所述X方向丝杆螺母机构的丝杆螺母固定连接，所述Y方向丝杆螺母机构与所述Z方向丝杆螺母机构的丝杆螺母固定连接，所述焊枪夹紧机构装设于所述Y方向丝杆螺母机构的丝杆螺母上，所述激光焊枪装设于所述焊枪夹紧机构中。

7.根据权利要求1所述的动力电池激光焊接机，其特征在于：所述竖直套筒的底端沿其内壁环绕固设有一限位板，所述竖直活动柱穿过限位板并与限位板滑动连接。

8.根据权利要求1所述的动力电池激光焊接机，其特征在于：所述吸烟机的出口连接有延伸至室外的排烟管。

9.根据权利要求1所述的动力电池激光焊接机，其特征在于：所述导流罩由四个镀锌板拼合而成，镀锌板两两相对且自下往上向外倾斜拼接在一起形成四个导流斜面。

10.根据权利要求9所述的动力电池激光焊接机，其特征在于：所述镀锌板的厚度为2-3㎜。