专利名称：钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接精密控制技术，尤其涉及一种钠硫电池制备用的真空激光焊接机精度制控装置。
背景技术：
钠硫电池是以β (β " )-Α1203陶瓷为电解质和隔膜，硫及金属钠为正负极，室温下呈全固态的全密封二次电池。在80年代末和90年代初开始，国外重点发展钠硫电池作为固定场合下(如电站储能)应用，并越来越显示其优越性，如日本东京电力公司(TEPCO)和NGK公司合作开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电站负荷调平(即起削峰平谷作用，将夜晚多余的电存储在电池里，到白天用电高峰时再从电池中释放出来)、UPS应急电源及瞬间补偿电源等，并于2002年开始进入商品化实施阶段，已建成世界上最大规模(34MW)的储能钠硫电池装置，截止2005年10月统计，年产钠硫电池电池量已超过100MW，同时开始向海外输出。钠硫电池装配制备过程中涉及到三种不同类型的密封结合技术，即陶瓷与陶瓷、 陶瓷与金属以及金属与金属之间的密封。其中金属与金属之间的密封为电池制备的最后一道工序，因在此工序前已经加入了熔点低、活性高的活性物质钠和硫，所以不仅要求该焊接工序不能产生大量的热，导致活性物质挥发，在焊接处出现气孔等影响焊接质量，还要求焊接具有很闻的精度可以保证焊接的质量，所以该工序是纳硫电池制备中最关键的工艺环节之一，它决定着钠硫电池的寿命及安全性。如果电池焊接密封效果不好，钠硫电池在使用过程中会发生内部短路，严重的会直接导致正负极快速反应，放出大量能量，导致电池泄漏甚至爆炸等安全事故的发生。综合比较各种焊接技术，激光焊接因具有输入工件热量低、热变形和热影响区小、焊后高的冷却速度使焊缝组织微细化、焊接致密性高等优点，成为钠硫电池金属与金属焊接密封的最优选择。但由于钠硫电池对焊接精度有较高要求，激光焊接又有光斑尺寸小，焊缝窄等缺点，很容易造成焊接缺憾。因此钠硫电池的激光焊接必须要控制精度，确保电池的密封性能。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，用本发明的装置完成的钠硫电池的焊接可提高电池的密封性能，保证了电池的安全性，为钠硫电池的安全使用提供了保证。本发明的技术方案为本发明揭示了一种钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，包括旋转托架、定位套、耦合传动机构、转块、固定套、铰链锁紧机构、回转机构、顶出机构、以及控制传动机构，其中在真空箱内的电池腔体中依次装入多个电池，通过回转机构和控制传动机构的电机将耦合传动机构的转块对准插入电池的固定套配合槽，使电池与端盖完全耦合，回转机构带动电池匀速转动，定位套固定端盖，电池筒推到与端盖配置位置进行焊接以使焊接轨迹位置一定。
根据本发明的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置的一实施例，回转机构和转块使钠硫电池平稳圆周公转，耦合传动机构和控制传动机构使钠硫电池轴向平稳运动，固定套配合槽使钠硫电池轴向定位、圆周方向带动钠硫电池旋转，定位套对钠硫电池进行定位以及精度控制，旋转托架和铰链锁紧机构放置、稳定钠硫电池及实现钠硫电池的连续生产,顶出机构使钠硫电池复位。根据本发明的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置的一实施例，回转机构和控制传动机构是组合运动的。根据本发明的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置的一实施例，耦合传动机构是牙嵌式离合器结构。根据本发明的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置的一实施例，定位套内有触点传感器，校正电池在轴向运动和圆周方向转动时的误差。根据本发明的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置的一实施例，该装置中集成了 PLC控制单元，对装置采用PLC全程控制和信息反馈，自动控制运行焊接过程。根据本发明的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置的一实施例，真空箱内的电池腔体的数量为I 10个。根据本发明的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置的一实施例，定位套对电池壳体外圆圆整度小于Imm范围内进行复位调整。根据本发明的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置的一实施例，焊接的电池的精度在±0. Imm以内。根据本发明的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置的一实施例，在当前的电池焊接完成后，转块左移脱离固定套回至原位，右端顶出机构的推杆伸出将电池端盖脱出定位套，随即推杆缩回，旋转托架旋转一个角度以焊接下一个电池。本发明对比现有技术有如下的有益效果本发明的技术方案是使用钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，在真空度低于IOPa的真空箱内依次装入η个电池，控制回转机构和传动机构的电机，将耦合传动机构的转块对准插入电池的固定套配合槽，使电池与端盖完全耦合，然后回转机构再带动电池以一定的匀速转动，出激光焊接。定位套精确固定端盖，电池筒推到与端盖配合位置焊接，保住焊接轨迹位置一定，从而确保焊接精度。 在焊接完一个电池后，接合传动机构动作，接合传递扭矩的转块缩回，同时右侧的顶出机构推杆伸出，使电池端盖脱离定位套，方便下料。使用本发明完成的电池端盖焊接精度可以达到±0. Imm以内。正压检漏小于10 8Pam3S 1 ;氦检漏小于10 8Pam3S 1 ;拉拔试验拉拔力大于 30ΚΝ ;内水压测试大于2MPa ;显微镜100倍观察无裂纹。
图I示例性的示出了本发明的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置的实施例的结构图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。图I示出了本发明的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置的实施例的结构。请参见图1，本实施例的制控装置具有旋转托架I、定位套2、耦合传动机构3、转块4、 固定套5、铰链锁紧机构6、回转机构7、顶出机构8以及控制传动机构9的组件，在真空度小于IOPa的真空箱内的电池腔体中依次装入η个电池，将旋转托架I上面的卡销打开，开启由铰链锁紧机构6链接的压块，先将电池端盖放入右侧定位套2 口内，定位套2精确固定端盖，再放入电池。定位套2内有触点传感器，校正电池在轴向运动和圆周方向转动时的误差。定位套2对电池壳体外圆圆整度小于Imm范围内进行复位调整。然后关闭压块，卡销由弹簧作用锁紧压块，一个电池装夹完毕，旋转托架I转动360/η度，按照上面流程装入下一个电池，依次装满η个电池。通过回转机构7和控制传动机构9的电机,将稱合传动机构 3的转块4对准插入电池的固定套5配合槽，使电池与端盖完全耦合，保住焊接轨迹位置一定，从而保证焊接的电池的精度控制在±0. Imm以内。回转机构7和控制传动机构9是组合运动的，而耦合传动机构3是牙嵌式离合器结构。然后回转机构7再带动电池以一定的匀速转动，出激光开始焊接，焊完一周后，停止出激光，转块4左移脱离固定套5回至原位，右端顶出机构8的推杆伸出将电池端盖脱出定位套2，随即推杆缩回。旋转托架I旋转360/η 度，旋转托架主轴左端带精确定位的制动器，重复上面步骤焊接下一个电池，依次类推焊完所有电池。将旋转托架I上面的卡销打开，开启压块，取下电池(也可再加载电池，转入下组电池的焊接)，旋转托架I旋转360/η度，依次取下所有电池，至此一组电池的焊接完成， 开始重复以上所有步聚，进入下组电池的焊接。上述的η表示电池腔体的数量，以I 10 个为宜。在装置中集成了 PLC控制单元对整个装置采用PLC全程控制和信息反馈的技术， 可自动控制运行焊接过程。 本实施例的组件各自具有如下的功能回转机构7和转块4具有使钠硫电池平稳圆周公转的功能，耦合传动机构3和控制传动机构9具有使钠硫电池轴向平稳运动的功能， 固定套5配合槽具有使钠硫电池轴向定位、圆周方向带动钠硫电池旋转的功能，定位套2具有对钠硫电池进行定位以及精度控制的功能，旋转托架I和铰链锁紧机构6具有放置、稳定钠硫电池及实现钠硫电池的连续生产的功能，顶出机构8具有使钠硫电池复位的功能。采用本发明焊接后一组钠硫电池(六只)的性能与未采用精度控制真空激光焊接出来的电池(六只)性能进行对比如下表所示
权利要求
1.一种钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，包括旋转托架(I)、定位套(2)、耦合传动机构(3)、转块(4)、固定套(5)、铰链锁紧机构(6)、回转机构(7)、顶出机构(8)、以及控制传动机构(9)，其中在真空箱内的电池腔体中依次装入多个电池，通过回转机构(7)和控制传动机构(9)的电机将耦合传动机构(3)的转块(4)对准插入电池的固定套(5)配合槽，使电池与端盖完全耦合，回转机构(7)带动电池匀速转动，定位套(2)固定端盖，电池筒推到与端盖配置位置进行焊接以使焊接轨迹位置一定。
2.根据权利要求I所述的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，其特征在于，回转机构(7)和转块⑷使钠硫电池平稳圆周公转，耦合传动机构(3)和控制传动机构(9)使钠硫电池轴向平稳运动，固定套(5)配合槽使钠硫电池轴向定位、圆周方向带动钠硫电池旋转，定位套(2)对钠硫电池进行定位以及精度控制，旋转托架(I)和铰链锁紧机构(6)放置、稳定钠硫电池及实现钠硫电池的连续生产，顶出机构⑶使钠硫电池复位。
3.根据权利要求I所述的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，其特征在于，回转机构(7)和控制传动机构(9)是组合运动的。
4.根据权利要求I所述的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，其特征在于，耦合传动机构(3)是牙嵌式离合器结构。
5.根据权利要求I所述的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，其特征在于，定位套(2)内有触点传感器，校正电池在轴向运动和圆周方向转动时的误差。
6.根据权利要求I所述的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，其特征在于，该装置中集成了 PLC控制单元，对装置采用PLC全程控制和信息反馈，自动控制运行焊接过程。
7.根据权利要求I所述的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，其特征在于,真空箱内的电池腔体的数量为I 10个。
8.根据权利要求I所述的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，其特征在于，定位套(2)对电池壳体外圆圆整度小于Imm范围内进行复位调整。
9.根据权利要求I所述的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，其特征在于，焊接的电池的精度在±0. Imm以内。
10.根据权利要求I所述的钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，其特征在于，在当前的电池焊接完成后，转块(4)左移脱离固定套(5)回至原位，右端顶出机构(8) 的推杆伸出将电池端盖脱出定位套(2)，随即推杆缩回，旋转托架(I)旋转一个角度以焊接下一个电池。
全文摘要
本发明公开了一种钠硫电池制备用真空激光焊接机精度制控装置，用本发明的装置完成的钠硫电池的焊接可提高电池的密封性能，保证了电池的安全性，为钠硫电池的安全使用提供了保证。其技术方案为装置包括旋转托架、定位套、耦合传动机构、转块、固定套、铰链锁紧机构、回转机构、顶出机构、以及控制传动机构，其中在真空箱内的电池腔体中依次装入多个电池，通过回转机构和控制传动机构的电机将耦合传动机构的转块对准插入电池的固定套配合槽，使电池与端盖完全耦合，回转机构带动电池匀速转动，定位套固定端盖，电池筒推到与端盖配置位置进行焊接以使焊接轨迹位置一定。
文档编号B23K26/08GK102601524SQ20111002301
公开日2012年7月25日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者娄晓东, 曹佳弟, 温兆银, 邹晓易, 韩金铎 申请人:上海市电力公司, 中国科学院上海硅酸盐研究所