CN211361047U - 一种汽车电池托盘激光清洗工作站 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽车电池托盘激光清洗工作站。汽车电池托盘激光清洗工作站包括背面清洗工作站和正面清洗工作站，背面清洗工作站与正面清洗工作站均包括放置区域、两个电池托盘装夹装置、托盘装取装置和激光清洗装置。托盘装取装置具有第一移行机构和装夹机器人；激光清洗装置具有第二移行机构、清洗机器人和激光清洗机构。汽车电池托盘激光清洗工作站的使用方法，分别利用背面清洗工作站与正面清洗工作站对电池托盘的背面和正面进行清洗。本实用新型的汽车电池托盘激光清洗工作站及其使用方法，可以实现电池托盘的全自动、无人化、智能化激光清洗加工，清洗质量高、速度快、绿色环保，可满足我国日益增长的新能源汽车产量。

Description

一种汽车电池托盘激光清洗工作站

技术领域

本实用新型涉及汽车电池托盘清洗技术领域，尤其是涉及一种汽车电池托盘激光清洗工作站。

背景技术

电池托盘是新能源汽车中用于承载电池PACK的重要组成设备，安装在新能源汽车的底部。从汽车轻量化方面考虑，电池托盘通常为铝合金材料，为了保证其耐腐蚀性，会对托盘进行涂装，通常采用的方式有喷涂或电泳涂装。在涂装前，需去除表面的油污及氧化层，保证良好的涂装结合强度。目前采用的方法为手工擦拭，效率较低不利于大规模生产。在涂装后，由于涂层材料不导电，需要为后续的电池PACK装配清洗出一定的导电区域，通常使用的方法是刮刀刮除或使用喷砂去除，涂装后不宜清洗且清洗效果难以保证。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种汽车电池托盘激光清洗工作站，以解决汽车电池托盘清洗过程中清洗效率低和清洗质量低的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种汽车电池托盘激光清洗工作站，包括背面清洗工作站和正面清洗工作站；所述背面清洗工作站与正面清洗工作站均包括：

放置区域，其具有用以放置待清洗电池托盘的储料区，以及用以放置清洗后电池托盘的成品区；

两个电池托盘装夹装置，间隔地设置；

托盘装取装置，具有第一移行机构和安装于所述第一移行机构的装夹机器人；

激光清洗装置，具有第二移行机构、安装于所述第二移行机构的清洗机器人，以及安装于所述清洗机器人的激光清洗机构。

可选地，上述的汽车电池托盘激光清洗工作站中，所述背面清洗工作站的每个所述电池托盘装夹装置包括头尾架变位机和安装于所述头尾架变位机上的翻转工装机构。

可选地，上述的汽车电池托盘激光清洗工作站中，所述头尾架变位机带动所述翻转工装机构绕一水平轴线旋转，且与所述背面清洗工作站的所述激光清洗装置联动。

可选地，上述的汽车电池托盘激光清洗工作站中，所述正面清洗工作站的每个所述电池托盘装夹装置包括回转变位机和安装于所述回转变位机上的夹持工装机构。

可选地，上述的汽车电池托盘激光清洗工作站中，所述回转变位机带动所述夹持工装机构绕一竖向轴线旋转或绕一水平轴线旋转，且与所述正面清洗工作站的所述激光清洗装置联动。

可选地，上述的汽车电池托盘激光清洗工作站中，所述激光清洗机构包括激光器、激光能量传输光纤和激光清洗工作头；且所述激光清洗机构的激光功率；320w至700w、清洗速度为12mm/s至40mm/s，激光线光斑长度为20mm至120mm。

可选地，上述的汽车电池托盘激光清洗工作站中，所述激光清洗工作头为振镜式工作头、光斑整形工作头或转镜式工作头。

可选地，上述的汽车电池托盘激光清洗工作站中，所述激光清洗工作头端部设置有吸尘器的吸嘴。

可选地，上述的汽车电池托盘激光清洗工作站中，所述激光清洗机构上安装有光纤悬挂系统，所述激光能量传输光纤安装于所述光纤悬挂系统。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的汽车电池托盘激光清洗工作站及其使用方法，通过背面清洗工作站和正面清洗工作站对电池托盘进行双工序的清洗加工，提高了生产效率。通过装夹机器人将待清洗的电池托盘定位到电池托盘装夹装置，然后电池托盘装夹装置对电池托盘进行装夹，电池托盘装夹装置与激光清洗装置相配合对电池托盘的背面或正面进行清洗，实现对电池托盘的全自动、智能化激光清洗加工，提高了清洗质量，并且通过设置两个电池托盘装夹装置，在一个电池托盘进行清洗时，另一个电池托盘进行装夹等工作，有效的提高了清洗效率，节省了时间，提高了生产效率。本实用新型的汽车电池托盘激光清洗工作站及其使用方法，可以实现电池托盘的全自动、无人化、智能化激光清洗加工，清洗质量高、速度快、非接触式清洗、不产生清洗耗材、绿色环保，可满足我国日益增长的新能源汽车产量。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为本实用新型提供的汽车电池托盘激光清洗工作站的背面清洗工作站的示意图；

图2为本实用新型提供的汽车电池托盘激光清洗工作站的正面清洗工作站的示意图；

图3是本实用新型提供的电池托盘的示意性结构图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供了一种汽车电池托盘激光清洗工作站，包括背面清洗工作站和正面清洗工作站；背面清洗工作站与正面清洗工作站均包括放置区域、两个电池托盘装夹装置3、托盘装取装置4和激光清洗装置5。

放置区域具有用以放置待清洗电池托盘的储料区1，以及用以放置清洗后电池托盘的成品区2，可根据实际生产环境需要，将储料区1与成品区2规划到合理的位置。

两个电池托盘装夹装置3间隔地设置，电池托盘装夹装置3用以装夹电池托盘。

托盘装取装置4具有第一移行机构41和安装于第一移行机构41的装夹机器人42，配置成：每次将储料区1的一个电池托盘移动并定位到一个电池托盘装夹装置3上，使对应的电池托盘装夹装置3对电池托盘进行装夹；以及每次将一个电池托盘装夹装置3的清洗后的电池托盘移动到成品区2。也就是说，托盘装取装置4可从储料区将待清洗的电池托盘抓取并移动到相应的电池托盘装夹装置3，电池托盘装夹装置3对电池托盘进行自动装夹。托盘装取装置4还可对电池托盘装夹装置3上的清洗完成的电池托盘抓取，在电池托盘装夹装置3松开其上的电池托盘后，后托盘装取装置4将清洗完成的电池托盘移动到成晶区2。

激光清洗装置5具有第二移行机构51、安装于第二移行机构51的清洗机器人52，以及安装于清洗机器人52的激光清洗机构，配置成：在托盘装取装置4将储料区1的一个电池托盘移动并定位到一个电池托盘装夹装置3上或将一个电池托盘装夹装置3的的电池托盘移动到成品区2时，对另一电池托盘装夹装置3上的电池托盘进行清洗。也就是说，激光清洗装置5用于对电池托盘装夹装置3上的电池托盘进行清洗；其中在清洗的时候，与托盘装取装置4、两个电池托盘装夹装置3进行配合使用，用于在一个电池托盘进行清洗时，对另一个电池托盘进行装取等工作，让设备得到充分利用，有效的提高了清洗效率。

本实用新型实施例的汽车电池托盘激光清洗工作站，通过背面清洗工作站和正面清洗工作站对电池托盘进行双工序的清洗加工，提高了生产效率。通过装夹机器人42将待清洗的电池托盘定位到电池托盘装夹装置3，然后电池托盘装夹装置3对电池托盘进行装夹，电池托盘装夹装置3与清洗机器人52相配合对电池托盘的背面或正面进行清洗，实现对电池托盘的全自动、智能化激光清洗加工，提高了清洗质量，并且通过设置两个电池托盘装夹装置3，在一个电池托盘进行清洗时，另一个电池托盘进行装夹等工作，有效的提高了清洗效率，节省了时间，提高了生产效率。

在本实用新型的一些实施例中，托盘装取装置4和激光清洗装置5设置于两个电池托盘装夹装置3的两侧；储料区1为一个，第一移行机构41设置于储料区1和两个电池托盘装夹装置3之间；方便装夹机器人42对电池托盘装夹及清洗机器人52对电池托盘的清洗。成品区2为两个，设置于第一移行机构41的两端外侧，分别临近一个电池托盘装夹装置3，便于将清洗后的电池托盘存放。

在本实用新型的一些实施例中，第一移行机构41和第二移行机构51均由高精度轨道、伺服电机及减速机组成，可分别带动装夹机器人42和清洗机器人52移动到与两个电池托盘装夹装置3对应的工位，即允许机器人在两个加工工位之间快速移动，提高了装夹机器人42和清洗机器人52加工范围，同时也保证了加工过程中的高精度和稳定性，满足电池托盘的高效清洗加工需求。清洗机器人52与装夹机器人42，刚度高，重量轻，使用、维护、调试方便，可与主控PLC或工控电脑进行通讯连接，实现对汽车电池托盘激光清洗工作站的外部控制与工作状态的监控。可通过示教器经由机器人控制柜控制装夹装夹机器人42和清洗机器人52运动。进一步地，装夹机器人42和清洗机器人52均为6轴或6轴以上机器人，重复定位精度±0.05mm，根据负载设备的质量选择不同载荷能力的机器人，选择范围：10kg至20kg。第一移行机构41和第二移行机构51可为长短两台或以上配置，导轨长3960mm至7960mm，重复定位精度±0.1mm。

在本实用新型的一些实施例中，背面清洗工作站的每个电池托盘装夹装置3包括头尾架变位机311和安装于头尾架变位机311上的翻转工装机构312。翻转工装机构312对电池托盘自动进行装夹，头尾架变位机311带动翻转工装机构312绕一水平轴线旋转，且与背面清洗工作站的激光清洗装置5联动，以相互配合地对电池托盘的背面及侧面进行清洗。且在电池托盘背面清洗后通过带动翻转工装机构312使电池托盘进行翻转，以使装夹机器人42抓取清洗后的电池托盘时，使电池托盘的正面朝上用于正面清洗工作站对电池托盘的正面进行清洗。头尾架变位机311负载重量范围为500kg-1000kg，重复定位精度±0.08mm，技术人员在实施、搭建清洗工作站时，可依据不同的电池托盘设计及制造要求，安装不同类型的翻转工装机构312。头尾架变位机311的控制信号集成至所属的机器人控制柜中，可作为机器人外部轴控制。

在本实用新型的一些实施例中，正面清洗工作站的每个电池托盘装夹装置3包括回转变位机321和安装于回转变位机321上的夹持工装机构322。夹持工装机构322配置成对电池托盘进行装夹。回转变位机321配置成带动夹持工装机构322绕一竖向轴线旋转或绕一水平轴线旋转，且与正面清洗工作站的激光清洗装置5联动，以相互配合地对电池托盘的正面及焊缝区域进行清洗。在夹持工装机构322绕一水平轴线旋转时，清洗机器人52对电池托盘的焊缝区域进行清洗。回转变位机最大装夹尺寸不小于φ3000mm，重复定位精度±20’，回转变位机根据所加工的电池托盘组件质量、大小，选取不同承载能力的回转工作台，选择范围：250kg至750kg。回转变位机321的控制信号集成至所属的机器人控制柜中，可作为机器人外部轴控制。头尾架变位机311和回转变位机321可适用于电池托盘的正面的台阶高度差。

在本实用新型的一些实施例中，激光清洗机构包括激光器、激光能量传输光纤和激光清洗工作头531；且激光清洗机构的激光功率：320w至700w、清洗速度为12mm/s至40mm/s，激光线光斑长度为20mm至120mm。激光器可为纳秒级高能量脉冲光纤激光器，根据不同生产节拍、产品类型选择不同功率的激光器，选择范围：200W至5000W。激光清洗机构由激光器发射激光，通过激光能量传输光纤，传输高能量纳秒脉冲激光束至激光清洗工作头531，激光清洗工作头531控制光束作用到工件上，采用合理的激光清洗工艺参数，有效防止了激光清洗对电池托盘基材的二次损伤。

在本实用新型的一些实施例中，激光清洗工作头531为振镜式工作头、光斑整形工作头或转镜式工作头。振镜激光工作头能保证稳定、高质量的激光输出，根据加工环境、加工要求的不同，选用不同焦距的激光清洗工作头531，选择范围：100mm至300mm。经由准直镜头的光束准直，入射到振镜反射片上，振镜通过振镜电机及振镜控制卡驱动，振镜控制光束的轨迹入射到F-Theta聚焦镜头，最终作用到工件上。光斑整形工作头，采用柱面镜或积分镜将圆形的入射光斑整形成为线光斑，工作头焦距为100mm至150mm。转镜式工作头，采用高速电机带动铜基或熔融石英材料的多边形反射棱镜完成光斑的线扫描，使用F-Theta聚焦镜完成工作平面的平场及聚焦，工作头焦距为100mm至300mm。整形光斑直接激光工作头或多面体转镜扫描工作头，可满足超高速的清洗需求。为了保证激光清洗机构的安全稳定运行，激光清洗机构还包括激光器水冷机和稳压电源。

激光清洗工作头531端部设置有吸尘器的吸嘴，吸嘴贴近工作平面，防止加工过程中有害烟尘的产生。激光清洗机构上安装有光纤悬挂系统，激光能量传输光纤安装于光纤悬挂系统。光纤环放时最小弯曲半径为150mm，光纤悬挂系统可保证在激光清洗工序运行期间，光纤不会因为弯曲半径过小和被烧毁。

在本实用新型的一些实施例中，背面清洗工作站与正面清洗工作站总共占地面积(长×宽×高)为：19.4m×9.3m×4m。进一步地，在汽车电池托盘激光清洗工作站周围搭建有激光防护房或安装有激光防护幕布、防护帘，防止操作人员受到激光辐射伤害，并在明显位置装有三色警示灯。以及为了保护操作人员的人身安全，在加工区域内的操作人员应佩戴激光防护眼镜，防止激光对人员的肉眼造成不可逆转的损伤。

本实用新型实施例还提供了一种汽车电池托盘激光清洗工作站的使用方法，分别利用背面清洗工作站与正面清洗工作站对电池托盘的背面和正面进行清洗，且均包括以下步骤：

S1，装夹机器人42抓取储料区1的待加工的电池托盘，且第一移行机构41和装夹机器人42将电池托盘定位安装在一个电池托盘装夹装置3上，且对应的电池托盘装夹装置3对电池托盘自动装夹；

S2，第二移行机构51带动清洗机器人52和激光清洗机构移动至第一预设位置，开始运行激光清洗程序，以对一个电池托盘装夹装置3上的电池托盘进行激光清洗；

S3，在进行S2的同时，装夹机器人42抓取储料区1的待加工的电池托盘，且第一移行机构41和装夹机器人42将电池托盘定位安装在另一电池托盘装夹装置3上，且对应的电池托盘装夹装置3对电池托盘自动装夹；或，装夹机器人42抓取另一电池托盘装夹装置3上的已完成清洗的电池托盘，且第一移行机构41和装夹机器人42将电池托盘放置到成品区2后，装夹机器人42抓取储料区1的待加工的电池托盘，且第一移行机构41和装夹机器人42将电池托盘定位安装在另一电池托盘装夹装置3上，且对应的电池托盘装夹装置3对电池托盘自动装夹；

S4，待一个电池托盘装夹装置3上的电池托盘完成清洗后，第二移行机构51带动清洗机器人52和激光清洗机构移动至第二预设位置，开始运行激光清洗程序，以对另一电池托盘装夹装置3上的电池托盘进行激光清洗；

S5，在进行S4的同时，装夹机器人42抓取一个电池托盘装夹装置3上的已完成清洗的电池托盘，且第一移行机构41和装夹机器人42将电池托盘放置到成品区2后，进入S1，以重复S1-S5，直至一批次的电池托盘的背面或正面清洗完成。

进一步地，利用所述背面清洗工作站对所述电池托盘的背面进行清洗包括对所述电池托盘的背面及侧面进行清洗。利用所述正面清洗工作站对所述电池托盘的正面进行清洗包括对所述电池托盘的正面及焊缝区域进行清洗。

进一步地，可首先利用所述背面清洗工作站对所述电池托盘的背面及侧面进行清洗，然后利用所述正面清洗工作站对所述电池托盘的正面及焊缝区域进行清洗，以完成整个电池托盘的背面和正面清洗。

通过背面清洗工作站和正面清洗工作站对电池托盘进行双工序的清洗加工，提高了生产效率。在一个电池托盘进行清洗时，另一个电池托盘进行装夹等工作，双工位的加工方式有效的提高了清洗效率，节省了时间，提高了生产效率。通过装夹机器人42与清洗机器人52实现了背面清洗工作站和正面清洗工作站的全自动化加工，节省了人力。

在本实用新型的一些实施例中，在利用背面清洗工作站对电池托盘的背面进行清洗时，激光清洗程序包括使头尾架变位机311与背面清洗工作站的激光清洗装置5联动，以相互配合地对电池托盘的背面进行清洗。在利用正面清洗工作站对电池托盘的正面进行清洗时，激光清洗程序包括使回转变位机321与正面清洗工作站的激光清洗装置5联动，以相互配合地对电池托盘的正面进行清洗。

头尾架变位机311和回转变位机321作为清洗机器人52的外部轴，与清洗机器人52联动，头尾架变位机311控制电池托盘的翻转，回转变位机321控制控制对电池托盘的旋转，对电池托盘的背面和正面进行清洗。

在本实用新型的一些实施例中，在利用背面清洗工作站对电池托盘的背面进行清洗时，且在装夹机器人42抓取电池托盘装夹装置3上的已完成清洗的电池托盘之前，对应的头尾架变位机311通过带动翻转工装机构312使电池托盘进行翻转，以使装夹机器人42抓取清洗后的电池托盘时，使电池托盘的正面朝上用于正面清洗工作站对电池托盘的正面进行清洗。

在本实用新型的一些实施例中，可将背面朝上的电池托盘通过人工搬运、AGV小车搬运等方式，运送至对应的储料区，电池托盘背面朝上。正面朝上的电池托盘通过人工搬运、AGV小车搬运等方式，运送至对应的储料区。即，将背面清洗工作站的成品区的正面朝上的电池托盘通过人工搬运、AGV小车搬运等方式，运送到正面清洗工作站的储料区。

本实用新型实施例运用机器人激光清洗技术，确保了激光清洗的高质量和生产的高效率。使用定制的工装夹具，保证了激光清洗的高精度清洗和高效率生产需求。采用合理的激光清洗工艺，有效防止了激光清洗对电池托盘基材的二次损伤，同时实现了工作站的全自动化加工。技术人员在实施、搭建所述汽车电池托盘激光清洗工作站时，可依据不同的电池托盘设计及制造要求，通过安装不同类型的工装。依据实际生产情况可添加除尘、吸尘设备，减少激光清洗过程中烟尘。本实用新型提供了一种高效、可靠、环保的自动化激光清洗系统，解决了目前电池托盘生产中所面临的难题。而且，实际上使用汽车电池托盘激光清洗工作站及清洗方法对新能源汽车电池托盘产品进行了一系列的工艺试验、节拍优化和试验件测试，最终得到的激光清洗结果满足实际所需，证明该汽车电池托盘激光清洗工作站达到电池托盘产品的生产要求。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种汽车电池托盘激光清洗工作站，其特征在于，包括背面清洗工作站和正面清洗工作站；所述背面清洗工作站与正面清洗工作站均包括：

放置区域，其具有用以放置待清洗电池托盘的储料区，以及用以放置清洗后电池托盘的成品区；

两个电池托盘装夹装置，间隔地设置；

托盘装取装置，具有第一移行机构和安装于所述第一移行机构的装夹机器人；

激光清洗装置，具有第二移行机构、安装于所述第二移行机构的清洗机器人，以及安装于所述清洗机器人的激光清洗机构。

2.根据权利要求1所述的汽车电池托盘激光清洗工作站，其特征在于，所述背面清洗工作站的每个所述电池托盘装夹装置包括头尾架变位机和安装于所述头尾架变位机上的翻转工装机构。

3.根据权利要求2所述的汽车电池托盘激光清洗工作站，其特征在于，所述头尾架变位机带动所述翻转工装机构绕一水平轴线旋转，且与所述背面清洗工作站的所述激光清洗装置联动。

4.根据权利要求1所述的汽车电池托盘激光清洗工作站，其特征在于，所述正面清洗工作站的每个所述电池托盘装夹装置包括回转变位机和安装于所述回转变位机上的夹持工装机构。

5.根据权利要求4所述的汽车电池托盘激光清洗工作站，其特征在于，所述回转变位机带动所述夹持工装机构绕一竖向轴线旋转或绕一水平轴线旋转，且与所述正面清洗工作站的所述激光清洗装置联动。

6.根据权利要求1所述的汽车电池托盘激光清洗工作站，其特征在于，所述激光清洗机构包括激光器、激光能量传输光纤和激光清洗工作头；且所述激光清洗机构的激光功率：320w至700w、清洗速度为12mm/s至40mm/s，激光线光斑长度为20mm至120mm。

7.根据权利要求6所述的汽车电池托盘激光清洗工作站，其特征在于，所述激光清洗工作头为振镜式工作头、光斑整形工作头或转镜式工作头。

8.根据权利要求7所述的汽车电池托盘激光清洗工作站，其特征在于，

所述激光清洗工作头端部设置有吸尘器的吸嘴。

9.根据权利要求8所述的汽车电池托盘激光清洗工作站，其特征在于，

所述激光清洗机构上安装有光纤悬挂系统，所述激光能量传输光纤安装于所述光纤悬挂系统。

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