CN218775949U - 一种新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，包括三轴伺服机构、焊接装置、顶部压紧机构、可旋转上料台；顶部压紧机构位于可旋转上料台正上方，用于对安装在可旋转上料台上的电芯模组和侧板进行竖直方向夹紧定位；焊接装置安装在三轴伺服机构上，而三轴伺服机构设置在可旋转上料台一侧，用于带动焊接装置对装夹在可旋转上料台上的电芯模组和侧板进行焊接。该自动焊接设备将需要焊接的产品进行对中固定并且压紧，再通过伺服带动三轴伺服机构，对焊接装置进行X、Y、Z三个方向的位置补偿，从而精准定位焊接的位置，进行焊接，并且通过旋转机构能够转换被焊接物体需要焊接的面，能够使得焊接工位更加节省节拍。

Description

一种新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备

技术领域

本实用新型涉及新能源电池生产领域，具体涉及一种新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备。

背景技术

新能源汽车电池模组是电动汽车电池管理系统(BatteryManagementSystem，简称：BMS)，它的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。其中，新能源电池模组组装过程中需要自动精准焊接的生产线，如模组焊接、方形电池焊接等。

现有技术方案：一是使用机器人对产品进行焊接，这样存在焊接位置不精准，同时机器人需占用位置的过大，有安全风险；二是被焊接的产品放置不动，通过机器人手臂的大幅度移动来进行产品两端的焊接，这样使得焊接所花费的时间多，节拍较长。三是机器人直接放置模组在焊接台上，进行模组压紧，没有上下左右对中机构和监测模组位置作用的传感器，导致模组放置或被压紧的位置不精准，容易存在焊接误差。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，以解决焊接位置不精准的问题。

为此，本实用新型提出了一种新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，包括：可旋转上料台，包括气动夹具组件，而所述气动夹具组件包括上安装板和居中夹紧机构，所述居中夹紧机构用于对电芯模组和端板进行长度方向的居中定位；顶部压紧机构，位于所述可旋转上料台正上方，所述顶部压紧机构包括中部压头组件左整形对中机构和右整形对中机构，用于对所述电芯模组和左右两侧的侧板进行竖直方向夹紧定位和宽度方向的居中定位；三轴伺服机构，设置在所述可旋转上料台一侧，而所述三轴伺服机构上设置有焊接装置。

进一步，所述居中夹紧机构包括左夹紧座、右夹紧座、四组夹爪气缸、以及若干连接件；四组所述夹爪气缸与所述上安装板固定连接，所述右夹紧座和所述左夹紧座分别通过所述连接件与所述夹爪气缸连接。

进一步，所述气动夹具组件还包括一对夹紧气缸组件、以及四组夹爪气缸组件；所述夹爪气缸组件包括夹爪气缸和夹块，所述夹爪气缸安装在所述上安装板上，并位于所述电芯模组安装位置的四个拐角处；所述夹紧气缸组件设置在电芯模组安装位置的两侧。

进一步，所述可旋转上料台还包括直线移动平台和旋转机构；所述直线移动平台用于带动所述气动夹具组件在上料工位与焊接工位之间切换；所述旋转机构包括下安装板、真空旋转装置、滚轮支撑机构；所述下安装板与所述直线移动平台连接，所述气动夹具组件通过所述滚轮支撑机构支撑在所述下安装板上，同时所述气动夹具组件的安装座与所述真空旋转装置连接，使所述气动夹具组件能绕其中心旋转，调整焊接位置。

进一步，所述下安装板上设有光电传感器和插销机构，所述光电传感器用于检测旋转是否到位。

进一步，所述直线移动平台包括导轨滑块模组、气动滑台模组和连接板，所述导轨滑块模组和所述气动滑台模组与底部机架连接，所述旋转机构安装在所述导轨滑块模组上，同时所述旋转机构通过所述连接板与所述气动滑台模组的滑块连接。

进一步，所述可旋转上料台还包括传感器组件，所述传感器组件包括压力传感器、位移传感器和在位检测传感器；通过所述压力传感器检测挤压力，通过所述位移传感器监测位移，通过所述在位检测传感器对在位的电芯模组进行位置的固定。

进一步，所述顶部压紧机构还包括气缸一和一对气缸三；所述中部压头组件与所述气缸一连接，用于对电芯模组上端面进行装夹；所述左整形对中机构、所述右整形对中机构位于所述中部压头组件两侧并且分别所述气缸三连接，同时所述左整形对中机构、所述右整形对中机构上具有沿所述电芯模组宽度方向延伸的气缸，可以对所述电芯模组和所述侧板进行宽度方向上的居中定位。

进一步，所述顶部压紧机构还包括左压头组件、右压头组件和一对气缸二；所述左压头组件、所述右压头组件均位于所述中部压头组件外侧，并且所述左压头组件、所述右压头组件分别与所述气缸二连接，用于压紧所述端板与所述侧板的接缝。

进一步，三轴伺服机构包括滑动模组一、滑动模组二、滑动模组三和安装座，所述安装座上安装有振镜头和测距仪。

本实用新型提供的新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，将需要焊接的产品进行对中固定并且压紧，再通过伺服带动三轴伺服机构，对焊接装置进行X、Y、Z三个方向的位置补偿，从而精准定位焊接的位置，进行焊接，并且通过旋转机构能够转换被焊接物体需要焊接的面，能够使得焊接工位更加节省节拍。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的电池模组端侧板自动焊接设备的结构示意图；

图2为本实用新型的电池模组端侧板自动焊接设备中可旋转上料台的结构图；

图3为本实用新型的电池模组端侧板自动焊接设备中可旋转上料台的侧视图；

图4为本实用新型的电池模组端侧板自动焊接设备中可旋转上料台的俯视图；

图5为本实用新型的电池模组端侧板自动焊接设备中可旋转上料台的放大图；

图6为本实用新型的电池模组端侧板自动焊接设备中顶部压紧机构的立体图；

图7为本实用新型的电池模组端侧板自动焊接设备中顶部压紧机构的前视图；

图8为本实用新型的电池模组端侧板自动焊接设备中顶部压紧机构的后视图；

图9为本实用新型的电池模组端侧板自动焊接设备中三轴伺服机构的结构图；

附图标记说明

1、夹爪气缸；2、夹块；3、上安装板；4、下安装板；5、滚轮；6、导轨滑块模组；7、光电传感器；10、左夹紧座；11、夹爪气缸；12、夹紧气缸组件；13、真空旋转装置；14、右夹紧座；19、气动滑台模组；20、连接板；21、左整形对中机构；22、中部压头组件；23、右整形对中机构；24、除尘口；25、左压头组件；26、气缸三；27、气缸一；29、右压头组件；31、气缸二；33、滑动模组一；34、滑动模组二；35、滑动模组三；36、振镜头；40、三轴伺服机构；50、可旋转上料台；60、顶部压紧机构；70、焊接装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1～图9所示，本实用新型的新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，包括：三轴伺服机构40、焊接装置70、顶部压紧机构60、可旋转上料台50；顶部压紧机构60位于可旋转上料台50正上方，用于对安装在可旋转上料台50上的电芯模组和侧板进行竖直方向夹紧定位；焊接装置70安装在三轴伺服机构40上，而三轴伺服机构40设置在可旋转上料台50一侧，用于带动焊接装置70对装夹在可旋转上料台50上的电芯模组、端板和侧板进行焊接。

具体地，如图2～图5所示，可旋转上料台50包括直线移动平台、旋转机构、气动夹具组件、以及传感器组件；气动夹具组件用于装夹电芯模组和侧板；旋转机构用于带动气动夹具组件旋转，调整焊接位置；直线移动平台用于带动气动夹具组件在上料工位与焊接工位之间切换。

其中，直线移动平台包括导轨滑块模组6、气动滑台模组19和连接板20，导轨滑块模组6和气动滑台模组19与底部机架连接，旋转机构安装在导轨滑块模组6上，同时旋转机构通过连接板20与气动滑台模组19的滑块连接，使旋转机构和气动夹具组件直线移动，并在上料工位与焊接工位之间切换。

旋转机构包括下安装板4、真空旋转装置13、滚轮支撑机构；下安装板4底部与导轨滑块模组6连接，同时下安装板4通过连接板20与气动滑台模组19的滑块连接，使其随气动滑台模组19移动；滚轮支撑机构包括支架和若干滚轮5，安装设置在下安装板4上，气动夹具组件的安装座通过若干滚轮5支撑，并且气动夹具组件的安装座与真空旋转装置13连接，能绕其中心180旋转。

此外，下安装板4上设有光电传感器7，光电传感器用于检测旋转是否到位。旋转机构上还设有插销机构；当真空旋转装置带动模组旋转180°后，光电传感器7给插销机构传输信号，底部插销机构插住，进行插销定位，固定旋转机构的位置。

如图5所示，气动夹具组件包括上安装板3、一对夹紧气缸组件12、居中夹紧机构、以及四组夹爪气缸组件。

其中，居中夹紧机构包括左夹紧座10、右夹紧座14、四组夹爪气缸11、以及若干连接件；四组夹爪气缸11与上安装板3固定连接，右夹紧座14和左夹紧座10分别通过连接件与夹爪气缸11连接，四组夹爪气缸11同时工作并带动右夹紧座14、左夹紧座10同步移动，对装夹在右夹紧座14与左夹紧座10之间的电芯模组和端板进行长度方向的对中。

夹爪气缸组件包括夹爪气缸1和夹块2，夹爪气缸1安装在上安装板3上，并位于电芯模组安装位置的四个拐角处；当居中夹紧机构和顶部压紧机构60将电芯模组和侧板准确定位后，通过夹爪气缸组件可以对侧板进行最后的定位，保证被焊接侧板的位置固定并且精准。

夹紧气缸组件12设置在电芯模组安装位置的两侧，并通过侧边安装板与上安装板3连接；当电芯模组和侧板通过顶部压紧机构60中一对整形对中机构进行宽度方向居中定位后，通过对称设置的一对夹紧气缸组件12对电芯模组和侧板在定位，防止其走动，保证被焊接侧板的位置固定并且精准。

传感器组件包括压力传感器、位移传感器和在位检测传感器；通过压力传感器检测挤压力，通过位移传感器监测位移，通过在位检测传感器对在位的电芯模组进行位置的固定。

如图6～图8所示，顶部压紧机构60包括中部压头组件22、左整形对中机构21、右整形对中机构23、除尘口24、左压头组件25、右压头组件29、气缸一27、一对气缸二31、以及一对气缸三26。

其中，中部压头组件22与气缸一27连接，用于对电芯模组上端面进行装夹，左压头组件25、右压头组件29分别位于中部压头组件22外侧，并且所述左压头组件25、右压头组件29分别与气缸二31连接，用于压紧电芯模组的侧板和端板接缝。其中，一对除尘口24安装在左压头组件25、右压头组件29上，保证焊接焊接安全。

左整形对中机构21、右整形对中机构23也位于中部压头组件22两侧，并且左整形对中机构21、右整形对中机构23上端分别连接有气缸三26，气缸三26用于带动左整形对中机构21、右整形对中机构23向下移动，而左整形对中机构21、右整形对中机构23上具有沿电芯模组宽度方向延伸的气缸，可以对电芯模组和侧板进行宽度方向上的居中定位。

如图1和图9所示，焊接装置70安装在三轴伺服机构40上，而三轴伺服机构40设置在可旋转上料台50一侧，用于带动焊接装置对装夹在可旋转上料台50上的电芯模组和侧板进行焊接。其中，三轴伺服机构40包括滑动模组一33、滑动模组二34、滑动模组三35和振镜头36，振镜头36安装在三轴伺服机构40的安装座上；此外，三轴伺服机构40的安装座上还设有测距仪。

三轴伺服机构40通过伺服带动，在X、Y、Z三个方向上进行自动调整，位置补偿，通过相机拍照确认焊接的面，通过测距仪控制焊接的振镜头36与被焊接的面保持一定的距离，确保焊接的稳定性。

需要说明的是，本申请的自动焊接设备应用于新能源电池生产线，用于焊接模组端侧板焊接，还可以应用于需要焊接的方形产品上，便于更精准、更快速的定位焊接。

下面结合附图简述本实用新型的新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备的工作原理和工作过程。

首先，当机器人将电芯模组放在上料位，需要焊接的侧板放在电芯模组的侧边，通过气动滑台模组19带动导轨滑块模组的滑块移动，将电芯模组和侧板一起运进焊接位，通过压力传感器检测挤压力、位移传感器监测位移以及在位检测传感器对在位的电芯模组进行位置的固定，右夹紧座14和左夹紧座10对电芯模组两端夹紧，

其次，顶部压紧机构60中的压头组件下压压紧电芯和需要焊接的侧板，气缸推动对中机构下来对中电芯宽度方向，侧边对中机构上去，中部向下压紧保持不动，压紧上侧板，机器人把侧板放上去夹紧，上下对中，左右位置对中，对中后，夹板夹住，夹爪气缸夹紧侧板，吸盘吸住侧板，夹爪气缸1同时夹紧侧板，六个面固定，保证被焊接物体的位置固定并且精准。

然后，三轴伺服机构通过伺服带动，在X、Y、Z三个方向上进行自动调整，位置补偿，使得焊接装置70能够正对着被焊接的模组端面，并且通过相机拍照和测距仪测距能够精准定位需要被焊接的点位并且很好的控制焊接的距离，并且可以保证焊接装置的稳定性和焊接距离的安全工作。

再然后，电芯模组放置在旋转机构上，当焊接完电芯模组一端后，电芯中部的压紧机构上去，侧板的压紧机构继续压紧，保持不动，真空旋转装置带动电芯模组旋转180°，底部装有两个光电传感器7，检测旋转是否到位，旋转到位后，进行插销定位，底部插销插住，固定旋转机构的位置，四个滚轮向上顶起提供支撑，将电芯模组另一端对着焊接装置，便于进行模组另一端的焊接，进行相同的动作对模组进行另一端面和侧板的焊接。

通过上述工作过程的描述，本发明可以解决以下问题，并获得了以下有益效果：

(1)由伺服带动三轴伺服机构运动，三轴伺服机构上装有相机进行拍照寻位，确定被焊接的面，测距仪进行测距，测量焊接的面到振镜头镜片的距离，保证焊接的安全问题，对X、Y、Z方向的补偿可以保证焊接的精准性，测量面和距离位置来保证焊接稳定性。

(2)通过对中机构，正反伺杆同时配有传感器位移监测，侧板上下左右的对中，保证需要焊接产品位置的精准，可以减少焊接出现的误差，提高焊接的质量。

(3)将模组放置在旋转机构上，焊接完电芯模组一端后，由旋转机构旋转180°，将电芯模组另一端转到正对着焊接装置，从而进行焊接，可以保持焊接装置不动，旋转物体来调整需要焊接的面，替代了机器人进行大幅度的焊接，更节省节拍，不用靠机器人进行大幅度两边焊接，同时也更节省空间。

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

Claims (10)

1.一种新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，其特征在于，包括：

可旋转上料台(50)，包括气动夹具组件，而所述气动夹具组件包括上安装板(3)和居中夹紧机构，所述居中夹紧机构用于对电芯模组和端板进行长度方向的居中定位；

顶部压紧机构(60)，位于所述可旋转上料台(50)正上方，所述顶部压紧机构(60)包括中部压头组件(22)左整形对中机构(21)和右整形对中机构(23)，用于对所述电芯模组和左右两侧的侧板进行竖直方向夹紧定位和宽度方向的居中定位；

三轴伺服机构(40)，设置在所述可旋转上料台(50)一侧，而所述三轴伺服机构(40)上设置有焊接装置(70)。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，其特征在于，所述居中夹紧机构包括左夹紧座(10)、右夹紧座(14)、四组夹爪气缸(11)、以及若干连接件；四组所述夹爪气缸(11)与所述上安装板(3)固定连接，所述右夹紧座(14)和所述左夹紧座(10)分别通过所述连接件与所述夹爪气缸(11)连接。

3.根据权利要求1所述的新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，其特征在于，所述气动夹具组件还包括一对夹紧气缸组件(12)、以及四组夹爪气缸组件；所述夹爪气缸组件包括夹爪气缸(1)和夹块(2)，所述夹爪气缸(1)安装在所述上安装板(3)上，并位于所述电芯模组安装位置的四个拐角处；所述夹紧气缸组件(12)设置在电芯模组安装位置的两侧。

4.根据权利要求1所述的新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，其特征在于，所述可旋转上料台(50)还包括直线移动平台和旋转机构；所述直线移动平台用于带动所述气动夹具组件在上料工位与焊接工位之间切换；所述旋转机构包括下安装板(4)、真空旋转装置(13)、滚轮支撑机构；所述下安装板(4)与所述直线移动平台连接，所述气动夹具组件通过所述滚轮支撑机构支撑在所述下安装板(4)上，同时所述气动夹具组件的安装座与所述真空旋转装置(13)连接，使所述气动夹具组件能绕其中心(180)旋转，调整焊接位置。

5.根据权利要求4所述的新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，其特征在于，所述下安装板(4)上设有光电传感器(7)和插销机构，所述光电传感器用于检测旋转是否到位。

6.根据权利要求4所述的新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，其特征在于，所述直线移动平台包括导轨滑块模组(6)、气动滑台模组(19)和连接板(20)，所述导轨滑块模组(6)和所述气动滑台模组(19)与底部机架连接，所述旋转机构安装在所述导轨滑块模组(6)上，同时所述旋转机构通过所述连接板(20)与所述气动滑台模组(19)的滑块连接。

7.根据权利要求1所述的新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，其特征在于，所述可旋转上料台(50)还包括传感器组件，所述传感器组件包括压力传感器、位移传感器和在位检测传感器；通过所述压力传感器检测挤压力，通过所述位移传感器监测位移，通过所述在位检测传感器对在位的电芯模组进行位置的固定。

8.根据权利要求1所述的新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，其特征在于，所述顶部压紧机构(60)还包括气缸一(27)和一对气缸三(26)；所述中部压头组件(22)与所述气缸一(27)连接，用于对电芯模组上端面进行装夹；所述左整形对中机构(21)、所述右整形对中机构(23)位于所述中部压头组件(22)两侧并且分别所述气缸三(26)连接，同时所述左整形对中机构(21)、所述右整形对中机构(23)上具有沿所述电芯模组宽度方向延伸的气缸，可以对所述电芯模组和所述侧板进行宽度方向上的居中定位。

9.根据权利要求8所述的新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，其特征在于，所述顶部压紧机构(60)还包括左压头组件(25)、右压头组件(29)和一对气缸二(31)；所述左压头组件(25)、所述右压头组件(29)均位于所述中部压头组件(22)外侧，并且所述左压头组件(25)、所述右压头组件(29)分别与所述气缸二(31)连接，用于压紧所述端板与所述侧板的接缝。

10.根据权利要求1所述的新能源汽车电池模组端侧板的自动焊接设备，其特征在于，三轴伺服机构(40)包括滑动模组一(33)、滑动模组二(34)、滑动模组三(35)和安装座，所述安装座上安装有振镜头(36)和测距仪。

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