一种精密焊接头系统及其控制方法与应用与流程

本发明属于新能源电池领域，涉及一种应用在电芯与镍片焊接上的精密焊接头系统及其控制方法与应用。

背景技术：

在新能源电池包制作过程中，最重要的一道工序是镍片与圆形电池正负极的焊接。此工序目前最普遍的焊接方式是电阻焊，焊接的稳定性和可靠性与焊接头的设计有直接关系。而影响焊接质量的一个关键因素就是焊接头的压力稳定性。电阻焊焊接头普遍采用压缩弹簧的形式控制焊接的压力，通过人工调节弹簧的压缩量进行控制压力的大小。

使用压缩弹簧焊接头的缺陷主要有三个：

一、弹簧的寿命有周期，难以一直保持，不同的压缩弹簧的弹性系数不一样，更换也难以保持一致；

二、随着焊接头上的焊针的磨损，弹簧压力逐渐减弱，不可控；

三、弹簧压力调节比较麻烦，人工调节弹簧的压缩量，压力不可控，调节难度大。

以上原因，容易导致焊接头的焊接压力的不稳定，从而影响焊接的效果。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本发明提供一种精密焊接头系统，通过复动式气缸实现焊接压力的恒久稳定性。

具体来说，一种精密焊接头系统，包括依次设置的气源三联件、调压阀、压力开关、比例阀、电磁阀、气缸和控制装置。

优选的，所述控制装置包括：信息采集单元、判断单元和命令单元。

由于气缸压力的稳定性取决于气源气压的稳定，本发明通过精密调压阀和精密型比例阀控制气缸的气压稳定：首先精密调压阀控制气源的压力，再通过精密调压阀进一步控制气源气压。其中比例阀的作用尤为重要，当气源气压达不到所需的气压设定值时，比例阀自动补偿气压到设定值；而当气源压力大于设定值，比例阀自动排放气源气压达到设定值，从而一直保持气源气压的稳定性。另外，本发明带有自动调节焊接压力的功能。

本发明还提供一种精密焊接头系统的控制方法，包括以下几个步骤：

步骤A:气源经过三联件，接入调压阀，然后接入压力开关，于压力开关上设定气源压力；

步骤B:再接入比例阀，经过比例阀的气源接入气缸，再将比例阀的数据采集线接入控制装置，信息采集单元采集通过比例阀后的气压压力值；

步骤C:在控制装置的界面上输入焊接所需要的焊接气压值后，信息采集单元再采集比例阀上的气源压力值把信息传送给判断单元，

若采集到的气源压力大于设定值，则，比例阀自动排气，使气源压力降至设定值；若采集到的气源气压值小于设定值，比例阀自动补充气源压力，使气源压力值达到设定值；

步骤D:在采集到的气源压力值保持在设定值的情况下，命令单元反馈信号给待焊接机构中的气缸进行焊接；

优选的，所述控制装置包括工控机、运动控制卡和触摸显示器，所述工控机与触摸显示器连接，运动控制卡通过数据采集卡与所述触摸显示器连接。

本发明还提供一种精密焊接头系统的应用方法，焊接时，先在触摸显示器上设定一个焊接气压值，控制装置采集比例阀给出的气压信号，气压值达到设定值时，控制装置把输出焊接信号给电磁阀，电磁阀通过换向把气压给到焊接头上的气缸，气缸工作进行焊接，经过以上气压精密控制系统，得到稳定的气压给到气缸焊接头机构，在气压稳定的情况下，气缸力通过焊接机构稳定地传到焊针上。

通过上面所描述的压力控制过程，本系统既可以实现焊接头压力的精密可控，避免在气源压力不足或者过大的情况下进行焊接，且压力控制的方式十分简单，调节起来非常容易、快捷。同时，焊接的压力值是可以任意设定的，且设定值时连续可调的，很好的满足不同种类电芯和不同材质、厚度的镍片之间焊接所需要的不同压力值。焊接压力值精密可控，对焊接质量的可靠性和稳定性效果显著。

附图说明

图1是本发明系统的控制原理一种实施例的结构示意图。

图2是本发明焊接头机构的一种实施例。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：

实施例1

步骤A：气源经过三联件a，接入SMC精密调压阀b，然后接入SMC精密压力开关c。通过SMC数显精密压力开关c，可以设定一个精度达到0.01Mpa的气源压力；

步骤B：在SMC数显精密压力开关c后，接入SMC精密比例阀d，经过SMC精密比例阀d的气源接入SMC气缸。SMC精密比例阀d的数据采集线接入软件控制装置e，以便控制装置e采集通过SMC精密比例阀d后的气压压力值；

步骤C：在控制装置e的软件界面上输入焊接所需要的焊接气压值后（简称设定值），控制装置e采集SMC精密比例阀d上的气源压力值。如果采集到的气源压力大于设定值，SMC精密比例阀d自动排气，使气源压力降至设定值；如果采集到的气源气压值小于设定值，SMC精密比例阀d自动补充气源压力，使气源压力值达到设定值；

步骤D：在控制装置e采集到的气源压力值保持在设定值的情况下，控制装置e反馈信号给气缸，控制气缸焊接头g进行焊接；

步骤E：控制装置e采用工控机、运动控制卡和触摸屏控制。焊接时，先在控制装置e界面上设定一个焊接气压值。控制装置e采集SMC精密比例阀d给出的气压信号，气压值达到设定值时，控制装置e把输出焊接信号给电磁阀f，电磁阀f通过换向把气压给到焊接头上的气缸，气缸工作进行焊接。

实施例2

经过以上气压精密控制系统，可以得到稳定的气压给到气缸焊接头g机构如图2所示，包括: 安装座1、加强筋2、连接座3、固定座4、滑块副5、滑块连接座6、限位块7、调节杆8、绝缘套9、导电座10、焊接气缸11、调速阀12、气缸座13，焊针定位座14、焊针压块15，焊针16、极耳17、圆型电芯18。

如图2所示，通过精密气压控制系统得到的稳定气源从调速阀12进入气缸11，气缸11伸出，顶在滑块连接座6上。气压稳定在设定值的情况下，焊接头机构往下走，焊针顶在极耳和电芯壳上，滑块连接座6离开限位块7，气缸力完全作用在极耳和电芯盖上，可进行放电焊接。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。