電芯自動(dòng)點(diǎn)焊裝置及其自動(dòng)點(diǎn)焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)電源生產(chǎn)加工設(shè)備，尤其是一種電芯自動(dòng)點(diǎn)焊裝置及其自動(dòng)點(diǎn)焊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在移動(dòng)電源的生產(chǎn)加工過(guò)程中，需要將單節(jié)電芯組合成電池組，其中很重要的一步就是將金屬片點(diǎn)焊在多個(gè)電芯的正負(fù)電極實(shí)現(xiàn)電池的并聯(lián)增容。目前通常采用人工對(duì)電芯逐個(gè)進(jìn)行點(diǎn)焊加工，將金屬片分別點(diǎn)焊在電芯的兩極，這種人工點(diǎn)焊的加工方式生產(chǎn)效率低、人工成本高，且多個(gè)電池單體在點(diǎn)焊時(shí)，點(diǎn)焊位置固定效果不佳，容易導(dǎo)致點(diǎn)焊位置出現(xiàn)偏差或者發(fā)生虛焊，影響電池組的正常供電，產(chǎn)品質(zhì)量受操作者個(gè)體熟練程度及水平影響大，品質(zhì)不穩(wěn)定，不能適應(yīng)自動(dòng)化大生產(chǎn)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種節(jié)省人力、節(jié)約成本、提高生產(chǎn)效率及焊接質(zhì)量，保證品質(zhì)統(tǒng)一的電芯自動(dòng)化點(diǎn)焊裝置，同時(shí)提供該裝置進(jìn)行自動(dòng)點(diǎn)焊的方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種電芯自動(dòng)點(diǎn)焊裝置，包括兩個(gè)焊頭對(duì)稱(chēng)設(shè)置的點(diǎn)焊設(shè)備，用于放置待焊電芯單體的點(diǎn)焊治具，固定點(diǎn)焊治具的治具卡座，以及在點(diǎn)焊過(guò)程中可帶動(dòng)治具卡座、焊頭相對(duì)三維移動(dòng)、使得焊頭可對(duì)應(yīng)點(diǎn)焊治具上點(diǎn)焊孔進(jìn)行焊接的位移裝置;還包括使得點(diǎn)焊設(shè)備、位移裝置之間配合工作的PLC控制系統(tǒng)；
[0006]所述點(diǎn)焊治具包括治具本體、第一蓋板和第二蓋板，可反復(fù)貼合/取下的第一蓋板和第二蓋板互為鏡像地設(shè)置在治具本體兩側(cè)；治具本體為厚度小于或等于電芯長(zhǎng)度的塊狀，其上開(kāi)有若干排電芯孔，每排電芯孔可適配地放置若干個(gè)電芯，第一蓋板、第二蓋板為適配治具本體的薄板，開(kāi)有與電芯電極一一對(duì)應(yīng)、焊頭可深入焊接的若干排點(diǎn)焊孔，第一蓋板、第二蓋板貼合治具本體的一面對(duì)應(yīng)每一排點(diǎn)焊孔開(kāi)有可卡住金屬片的金屬片槽，所述治具本體與第一蓋板、第二蓋板之間設(shè)有確保點(diǎn)焊孔與電芯電極一一對(duì)應(yīng)的定位組件。
[0007]所述位移裝置包括可帶動(dòng)治具卡座在Y方向上移動(dòng)使得焊頭對(duì)應(yīng)點(diǎn)焊孔的前后驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、帶動(dòng)焊頭在Z方向上移動(dòng)使得焊頭對(duì)應(yīng)點(diǎn)焊孔的豎直驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、以及帶動(dòng)焊頭在X方向上移動(dòng)進(jìn)行點(diǎn)焊的左右驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0008]所述前后驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括水平放置的底座，底座的一端設(shè)置用來(lái)固定電機(jī)的豎板，絲桿的一端連接電機(jī)的輸出端，另一端螺紋連接治具卡座，治具卡座隨絲桿的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)前后可移動(dòng)的放置在底座上；
[0009]所述豎直驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和左右驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為對(duì)稱(chēng)地設(shè)置于底座兩側(cè)的兩組；
[0010]每一組豎直驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括豎直設(shè)置的支撐板，支撐板上設(shè)有第一直線氣缸，第一直線氣缸設(shè)有可在Z方向上伸縮的第一氣缸桿;所述左右驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可隨第一氣缸桿同步運(yùn)動(dòng)地固定在第一氣缸桿上；
[0011]所述焊頭固定在焊頭固定塊上，所述左右驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括固定在所述第一氣缸桿上的第二直線氣缸，第二直線氣缸設(shè)有可在X方向上運(yùn)動(dòng)的第二氣缸桿，固定焊頭固定塊的連接塊可隨第二氣缸桿同步運(yùn)動(dòng)地固定第二氣缸桿上。
[0012]所述底座上開(kāi)有用來(lái)放置絲桿的絲桿槽，治具卡座的下方固定有絲桿長(zhǎng)螺母，絲桿適配的穿過(guò)所述絲桿長(zhǎng)螺母水平放置在絲桿槽中
[0013]所述治具卡座與底座之間平行所述絲桿設(shè)置兩條固定在底座上的導(dǎo)軌，每側(cè)導(dǎo)軌上可活動(dòng)的卡有若干個(gè)移動(dòng)的滑塊，治具卡座固定放置在滑塊上。
[0014]所述治具本體為絕緣耐高溫材料制成的長(zhǎng)方體，第一蓋板、第二蓋板為適配治具本體材質(zhì)相同的薄板;所述定位組件包括在治具本體與第一蓋板、治具本體與第二蓋板之間配合設(shè)置的定位孔、定位柱。
[0015]所述治具卡座為頂板、底板和豎向設(shè)置的側(cè)板連接形成的C形，所述頂板的下表面挖有可卡住點(diǎn)焊治具上側(cè)面的治具上槽，底板的兩側(cè)設(shè)有平行的卡條，兩條卡條之間形成可卡住點(diǎn)焊治具下側(cè)面的治具下槽，治具上槽和治具下槽的深度小于或等于點(diǎn)焊孔與相鄰的點(diǎn)焊治具邊緣的距離。
[0016]所述點(diǎn)焊治具上所述電芯孔為對(duì)稱(chēng)設(shè)置的兩排，每一排所述電芯孔可放置10個(gè)待焊接的電芯單體，每一排所述電芯孔對(duì)應(yīng)的金屬片槽均勻分為確保金屬片牢固平整地放置于金屬片槽中的通長(zhǎng)的兩部分;所述定位孔、定位柱通過(guò)磁力相互吸引。
[0017]所述電機(jī)為齒輪電機(jī)。
[0018]—種電芯自動(dòng)點(diǎn)焊裝置進(jìn)行一個(gè)點(diǎn)焊治具上電芯點(diǎn)焊的方法，其特征在于:
[0019]步驟一將待點(diǎn)焊電芯、金屬片放入點(diǎn)焊治具中正確位置；
[0020]步驟二將裝有待點(diǎn)焊電芯的點(diǎn)焊治具穩(wěn)固放置于治具卡座上，兩個(gè)焊頭初始狀態(tài)下對(duì)應(yīng)點(diǎn)焊治具任一端的一個(gè)電芯的兩個(gè)電極；
[0021]步驟三兩組左右驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)兩個(gè)焊頭在X方向上相向移動(dòng)，分別接觸同一個(gè)電芯的兩個(gè)電極進(jìn)行點(diǎn)焊，點(diǎn)焊完成后，兩組左右驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)兩個(gè)焊頭在X方向相背移動(dòng)至初始位置；
[0022]步驟四前后驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)治具卡座在Y方向上向前或后運(yùn)動(dòng)到相鄰的下一個(gè)電芯的兩個(gè)電極對(duì)應(yīng)焊頭；
[0023]重復(fù)步驟三、步驟四，直到同一排上的電芯點(diǎn)焊完成；
[0024]步驟五豎直驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)左右驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在Y方向向上或下運(yùn)動(dòng)到相鄰的另一排的一個(gè)電芯對(duì)應(yīng)焊頭的位置；
[0025]重復(fù)步驟三、步驟四、步驟五直到整個(gè)電芯自動(dòng)點(diǎn)焊裝置上所有待點(diǎn)焊的電芯全部完成點(diǎn)焊。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明電芯自動(dòng)點(diǎn)焊裝置設(shè)置點(diǎn)焊治具，能夠準(zhǔn)確的定位固定不同數(shù)量的電芯，任意拿取至點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)焊，確保電芯的電極與金屬片之間貼合緊密;治具卡座固定在點(diǎn)焊治具上，位移裝置帶動(dòng)焊頭和點(diǎn)焊治具在X、Y、Z三維方向上相對(duì)移動(dòng)，焊頭能對(duì)應(yīng)點(diǎn)焊治具上點(diǎn)焊孔進(jìn)行焊接，整個(gè)點(diǎn)焊過(guò)程完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，節(jié)約人力，提高效率，確保點(diǎn)焊后產(chǎn)品質(zhì)量好，不受操作者個(gè)體水平影響。
【附圖說(shuō)明】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地解釋。
[0028]圖1是實(shí)施例電芯自動(dòng)點(diǎn)焊裝置立體示意圖
[0029]圖2是實(shí)施例位移裝置立體示意圖
[0030]圖3是實(shí)施例豎直驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、左右驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)立體示意圖[0031 ]圖4是實(shí)施例位移裝置Y方向前后驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)立體示意圖一
[0032]圖5是實(shí)施例位移裝置Y方向前后驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)立體示意圖二
[0033]圖6是實(shí)施例治具卡座立體示意圖
[0034]圖7是實(shí)施例點(diǎn)焊治具整體立體示意圖
[0035]圖8是實(shí)施例點(diǎn)焊治具整體爆炸圖
[0036]圖9是實(shí)施例點(diǎn)焊治具的第一蓋板貼合治具本體的一面示意圖
[0037]圖10是實(shí)施例點(diǎn)焊治具第一蓋板貼合治具本體的一面安裝金屬片后示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0038]如圖1所示，一種電芯自動(dòng)點(diǎn)焊裝置，放置在臺(tái)面70上，包括兩個(gè)焊頭111對(duì)稱(chēng)設(shè)置的點(diǎn)焊設(shè)備10、用于放置待焊電芯單體的點(diǎn)焊治具30、固定點(diǎn)焊治具30的治具卡座20，以及在點(diǎn)焊過(guò)程中可帶動(dòng)治具卡座20、焊頭111相對(duì)三維移動(dòng)(如圖1-3所示的X、Y、Z三維方向)，使得焊頭111對(duì)應(yīng)點(diǎn)焊治具30上點(diǎn)焊孔321進(jìn)行焊接的位移裝置40;焊頭111固定在焊頭固定塊11上，點(diǎn)焊設(shè)備10、位移裝置40之間通過(guò)PLC控制系統(tǒng)編程實(shí)現(xiàn)相互之間工作進(jìn)程的協(xié)調(diào)，相互之間電通訊連接的導(dǎo)線暗藏在臺(tái)面70下，PLC控制系統(tǒng)連接控制面板80。本實(shí)施例中，電焊設(shè)備10包括對(duì)稱(chēng)設(shè)置的相同的兩個(gè)電焊設(shè)備，兩個(gè)電焊設(shè)備10上的焊頭111對(duì)稱(chēng)設(shè)置。
[0039]如圖7?圖10所示，所述點(diǎn)焊治具30包括治具本體31、第一蓋板(32)和第二蓋板
(33)，治具本體31為厚度小于或等于電芯長(zhǎng)度的塊狀，優(yōu)選為長(zhǎng)方體，所述治具本體31上設(shè)有若干排電芯孔311，每一個(gè)電芯孔311內(nèi)可適配的放置若干個(gè)待點(diǎn)焊的電芯；第一蓋板32和第二蓋板33為與治具本體31適配的薄板，互為鏡像地設(shè)置在治具本體31兩側(cè)，可反復(fù)地貼合/取下，第一蓋板32、第二蓋板33上對(duì)應(yīng)電芯孔311開(kāi)有焊頭111可深入進(jìn)行焊接的若干排點(diǎn)焊孔321，每一個(gè)點(diǎn)焊孔321與待點(diǎn)焊的電芯電極一一對(duì)應(yīng);如圖9所示，第一蓋板32、第二蓋板33貼合點(diǎn)焊治具30的一側(cè)對(duì)應(yīng)每一排點(diǎn)焊孔321開(kāi)有可卡住金屬片91的金屬片槽323;治具本體31與第一蓋板32、第二蓋板33之間適配的設(shè)有確保點(diǎn)焊孔321與電芯電極一一對(duì)應(yīng)的定位組件。
[0040]治具本體31為絕緣耐高溫材料制成，第一蓋板32、第二蓋板33與治具本體31材質(zhì)相同，優(yōu)選為電木板;所述定位組件為在治具本體31與第一蓋板32、治具本體31與第二蓋板33之間配合設(shè)置的定位孔、定位柱;優(yōu)選地，所述定位孔、定位柱之間通過(guò)磁力相互吸引，所述定位孔、定位柱可任意一方為鐵質(zhì)材料，相對(duì)應(yīng)的另一方為磁性材料，也可以定位孔、定位柱均為可互相吸引的磁性材料。本實(shí)施例中，在治具本體31的兩側(cè)均設(shè)有定位孔312，定位孔312的內(nèi)部固定鐵質(zhì)材料，在第一蓋板32、第二蓋板33貼合治具本體31的一面適配的設(shè)有定位柱322，定位柱322為磁性材料制成。
[0041]如圖9所示，以第一蓋板32為例，金屬片槽323的槽底被點(diǎn)焊孔321分割的若干個(gè)平臺(tái)324，低于其連接的第一蓋板32的內(nèi)表面，金屬片91適配地置于若干個(gè)平臺(tái)324上即為放入所述金屬片槽323，第二蓋板33的金屬片槽具有與第一蓋板32相同的結(jié)構(gòu)。第一蓋板32、第二蓋板33與裝有待點(diǎn)焊電芯的治具本體31貼合狀態(tài)下，放入金屬片槽的所述金屬片91與待點(diǎn)焊電芯的電極對(duì)應(yīng)接觸。實(shí)施例中，點(diǎn)焊治具30上所述電芯孔311為對(duì)稱(chēng)設(shè)置的兩排，每一排所述電芯孔311可放置10個(gè)待焊接的電芯單體，每一排所述電芯孔311對(duì)應(yīng)的金屬片槽分為均勻的兩部分，每一部分均為通長(zhǎng)的通槽，確保長(zhǎng)短合適的金屬片穩(wěn)固平整地放置于金屬片槽中；所述電芯孔311也可以為1、2、3、4……等若干排，每一排可放置1、2、3、4......等若干個(gè)電芯。
[0042]使用所述點(diǎn)焊治具30時(shí)，先將第二蓋板33平放于工作臺(tái)上，將金屬片91放置于第二蓋板33上對(duì)應(yīng)的金屬片槽中，然后所述定位柱對(duì)應(yīng)適配的定位孔，將治具本體31貼合于第二蓋板33上，將待點(diǎn)焊的電芯依次裝入治具本體31的電芯孔311，將貼合在一起的第二蓋板33和治具本體31側(cè)立，將金屬片91放置于第一蓋板32上對(duì)應(yīng)的所述金屬片槽323中，再將第一蓋板32貼合治具本體31適配的一面，使所述定位柱對(duì)應(yīng)適配的定位孔。由于所述定位柱與定位孔之間設(shè)有磁性吸引，確保相互之間貼合緊密且定位準(zhǔn)確，即可任意拿取點(diǎn)焊治具30到合適的位置或到電焊設(shè)備點(diǎn)焊。
[0043]圖6所示，所述治具卡座20上適配點(diǎn)焊治具30設(shè)有防止放置于其上的點(diǎn)焊治具30移動(dòng)的治具槽，本實(shí)施例中，所述治具卡座20為頂板21、底板22和豎向設(shè)置的側(cè)板連接形成的C形，頂板21和底板22上對(duì)應(yīng)的設(shè)有可卡住側(cè)立的點(diǎn)焊治具30的治具槽，優(yōu)選地，本實(shí)施例中，頂板21的下表面挖有可卡住焊治具30上側(cè)面的治具上槽211，底板22的兩側(cè)設(shè)有平行的卡條221，兩條卡條221之間形成可卡住點(diǎn)焊治具30下側(cè)面的治具下槽，治具上槽211和治具下槽的深度不大于點(diǎn)