适于动力电池包的焊接装置的制作方法

本实用新型属于新能源动力电池激光焊焊接技术领域，具体地说，本实用新型涉及一种适于动力电池包的焊接装置。

背景技术：

随着国家政策对新能源汽车行业巨大扶持，新能源汽车得到快速发展，动力电池作为新能源汽车核心，2016年需求量已超过60万套。随着新能源动力电池行业的快速崛起，激光焊接逐渐进入到新能源领域并得到前所未有的发展机遇。动力电池对激光焊接要求不同于其他行业，其对焊接技术和安全性要求远远高于其他行业，焊接过程中不仅要保证焊接精度和强度，更要保证焊接的安全性。由于电池模组为多个模块串联组合结构，焊接工件位置保证性差；多个焊接位置的整体固定夹具无法适应工件位置偏差要求，且单纯压紧装置加单纯焊接头装置的方式无法保证焊接过程中焊接头装置与压紧装置相对位置有效可控；如果焊接过程中发生位置偏差，不但会导致焊接装置及产品损坏，还易引发安全事故。

因此，需要找到一种能集成压紧和直线行走的焊接装置，实现可以避免焊接工件位置偏差因素影响，在任意位置的连续移动焊接；并保证焊接头装置与压紧装置相对位置可控，避免激光损坏压紧夹具本身及压紧夹具可控以外的区域，以提高安全性；同时实现压紧和直线行走焊接。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种适于动力电池包的焊接装置，目的是实现对焊接工件的压紧和直线行走焊接。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：适于动力电池包的焊接装置，包括焊接机器人和与焊接机器人连接的焊接夹具，所述焊接夹具包括主体框架、可移动设置的激光焊接头、设置于主体框架上且用于压紧焊接工件的压紧机构和设置于主体框架上且与激光焊接头连接的驱动机构，驱动机构包括依次连接的电动机、丝杠螺母传动机构和滑动块，激光焊接头设置于激光头连接板上且激光头连接板与主体框架为滑动连接。

所述焊接机器人为六自由度工业机器人。

所述主体框架包括相对设置的支撑前板和固定连接板以及与支撑前板和固定连接板的顶部连接的上连接板，所述压紧机构与支撑前板和固定连接板的底部连接。

所述主体框架还包括设置于固定连接板上且与所述激光头连接板滑动连接的导轨，固定连接板与所述焊接机器人连接。

所述压紧机构包括与所述主体框架连接的上压头、可移动的设置于上压头上且用于压紧焊接工件的下压头、设置于上压头上且用于将保护气体或冷却气体引导至下压头内的气嘴，气嘴内设有进气腔，下压头内设有让激光焊接头产生的激光束通过的入射腔和使入射腔与进气腔连通的冷却风道，下压头的侧壁上设有与入射腔连通的散热孔。

所述下压头通过螺栓与所述上压头连接且螺栓上套设有弹簧，弹簧夹在上压头与下压头之间。

所述散热孔在所述下压头的侧壁上贯穿设置的通孔，散热孔在下压头的侧壁上设置多排且各排设置多个散热孔。

所述散热孔位于所述冷却风道的下方且散热孔分布在所述入射腔的两侧。

所述上压头的侧壁上设有与所述冷却风道和所述进气腔连通的过气孔。

本实用新型适于动力电池包的焊接装置，通过将激光焊接头设置成可直线移动的，控制激光焊接头直线行走焊接，同时保证压紧机构压紧工件不移动；保证激光焊接头与压紧机构相对位置可控，避免激光损坏压紧夹具本身及压紧夹具控制以外的区域，实现了对焊接工件的压紧和直线行走焊接。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本实用新型焊接装置的结构示意图；

图2是焊接夹具的结构示意图；

图3是压紧机构的结构示意图；

图4是压紧机构处于松弛状态时的剖视图；

图5是压紧机构处于压紧状态时的剖视图；

图6是下压头的结构示意图；

图7是气嘴的结构示意图；

图中标记为：1、焊接机器人；2、激光焊接头；3、压紧机构；31、螺栓；32、弹簧；33、上压头；331、入光口；332、过气孔；34、下压头；341、入射腔；342、出光口；343、散热孔；344、冷却风道；345、螺纹孔；35、气嘴；351、进气腔；352、安装孔；4、支撑前板；5、固定连接板；6、电动机；7、丝杠螺母传动机构；8、激光头连接板；9、导轨；10、CCD相机；11、上连接板。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种适于动力电池包的焊接装置，包括焊接机器人1和与焊接机器人1连接的焊接夹具，所述焊接夹具包括主体框架、可移动设置的激光焊接头2、设置于主体框架上且用于压紧焊接工件的压紧机构3和设置于主体框架上且与激光焊接头2连接的驱动机构，驱动机构包括依次连接的电动机6、丝杠螺母传动机构7和滑动块，激光焊接头2设置于激光头连接板8上且激光头连接板8与主体框架为滑动连接。

具体地说，如图1所示，焊接机器人1选用现有技术中的工业机器人，优选为六自由度工业机器人，焊接夹具固定设置于焊接机器人1的末端执行器上。六自由度工业机器人的结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。

如图1和图2所示，主体框架包括相对设置的支撑前板4和固定连接板5以及与支撑前板4和固定连接板5的顶部连接的上连接板11，压紧机构3与支撑前板4和固定连接板5的底部连接。支撑前板4和固定连接板5为长条板且支撑前板4和固定连接板5为相平行设置，上连接板11为矩形平板，上连接板11与支撑前板4和固定连接板5的上端固定连接且与支撑前板4和固定连接板5相垂直，固定连接板5与焊接机器人1的末端执行器固定连接。激光焊接头2位于支撑前板4与固定连接板5之间，上连接板11上并设有让激光焊接头2穿过的通孔，激光焊接头2用于产生激光束，激光焊接头2的结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。

如图1和图2所示，主体框架还包括设置于固定连接板5上且与激光头连接板8滑动连接的导轨9，导轨9的长度方向与固定连接板5的长度方向相垂直且与上连接板11相平行，导轨9固定设置于固定连接板5的内侧面上且位于上连接板11与压紧机构3之间，导轨9在固定连接板5上设置相平行的两个。电动机6和丝杠螺母传动机构7设置于固定连接板5上，丝杠螺母传动机构7的丝杠与电动机6连接，丝杠螺母传动机构7的螺母与激光头连接板8固定连接，激光头连接板8与两个导轨9为滑动连接，激光焊接头2固定设置于激光头连接板8上。电动机6运转时，通过丝杠螺母传动机构7将动力传递至激光头连接板8，以使激光头连接板8在导轨9上直线移动，进而带动激光焊接头2直线移动，实现直线行走焊接。

如图1和图2所示，焊接夹具还包括设置于激光焊接头2上的CCD相机10(CCD的英文全称是：Charge-coupled Device)。CCD相机10的结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。焊接过程中，焊接夹具通过焊接机器人1实现任意位置移动，同时通过CCD相机10实现焊接位置的识别定位。

如图1和图2所示，上连接板11设置于支撑前板4和固定连接板5的一端，压紧机构3设置于支撑前板4和固定连接板5的另一端，压紧机构3用于在焊接过程中对焊接工件进行压紧。如图3至图7所示，该压紧机构3包括与支撑前板4和固定连接板5固定连接的上压头33、可移动的设置于上压头33上且用于压紧焊接工件的下压头34、设置于上压头33上且用于将保护气体或冷却气体引导至下压头34内的气嘴35，气嘴35内设有进气腔351，下压头34内设有让激光焊接头2产生的激光束通过的入射腔341和使入射腔341与进气腔351连通的冷却风道344，下压头34的侧壁上设有与入射腔341连通的散热孔343。

如图3至图7所示，上压头33上设有一个让激光焊接头2产生的激光束通过的入光口331，入射腔341位于该入光口331的下方且两者相对设置，入射腔341在下压头34的顶面上形成一个接收激光束的开口，入射腔341并在下压头34的底面上也形成一个开口，作为出光口342，出光口342与入光口331为长条形的开口且两者的长度方向相平行，入光口331和出光口342的长度方向与导轨9的长度方向相平行。下压头34内部设置冷却风道344，该冷却风道344为冷却空气和焊接过程需使用的保护气体共用的风道，焊接过程中通过切换冷却气体和保护气体的供应，来分别使用冷却气体和保护气体。当压紧机构3下压，激光焊接头2出光前开启保护气体的供应，当前焊缝完成，激光焊接头2闭光后则切换到冷却空气来对压头进行降温，冷却空气经气嘴35进入冷却风道344中，最终进入入射腔341中；切换到下一条焊缝焊接前，压紧机构3再次切换到保护气体供应，如此反复来实现焊接压头的降温效果。

如图3至图7所示，下压头34通过螺栓31与上压头33连接，螺栓31将下压头34和上压头33连接在一起，螺栓31设置多个且分布在入射腔341的相对两侧。上压头33上设有让螺栓31穿过的通孔，下压头34上与螺栓31为螺纹连接，相应在下压头34上设有螺纹孔345，螺纹孔345设置于下压头34的顶面上且分布在入射腔341的相对两侧。下压头34嵌入上压头33的内部且两者为滑动连接，螺栓31的轴线与下压头34的移动方向相平行。在本实施例中，螺栓31共设置四个，下压头34上设置四个螺纹孔345且入射腔341的相对两侧分别设置两个螺纹孔345。

如图3至图5所示，作为优选的，各个螺栓31上套设有弹簧32，弹簧32夹在上压头33与下压头34之间，弹簧32用于对下压头34提供使其向下朝向远离下压头34的方向移动的作用力。压紧机构3工作时，通过下压头34将待焊接的工件压紧后，如图3所示，下压头34相对上压头33位置上移，此时弹簧32处于压缩状态，螺栓31相对于上压头33位置也上移；如图2所示，压紧机构3处于松弛状态时，下压头34向上移动与工件脱离，弹簧32伸展并将下压头34弹回至松弛状态。

如图3至图6所示，作为优选的，入射腔341为在下压头34内贯穿设置且为等腰梯形结构的中空腔体，入射腔341在下压头34顶面形成的开口比在下压头34底面形成的开口尺寸大，从而在下压头34的内部形成两个相对的倾斜内壁面。散热孔343在下压头34的侧壁上贯穿设置的通孔，即散热孔343为从下压头34的内部倾斜内壁面上延伸至下压头34的外壁面上，使入射腔341与外界大气环境连通，散热孔343在下压头34的侧壁上设置多排且各排设置多个散热孔343，各排的多个散热孔343为等距分布，散热孔343与冷却风道344相结合，冷却风道344将冷却气体送入入射腔341中，最终可将焊接过程中产生的高温热量通过散热孔343迅速向外散发掉。

如图3至图7所示，上压头33的侧壁上设有与冷却风道344和进气腔351连通的过气孔332，过气孔332为在上压头33的侧壁上所设的通孔，过气孔332始终与气嘴35内所设的进气腔351保持连通状态，当下压头34内所设的冷却风道344与过气孔332对齐后，进入进气腔351中的冷却气体或保护气体则可经过气孔332和冷却风道344流入到入射腔341中。冷却风道344在下压头34内部为倾斜设置，冷却风道344并在下压头34的外壁面上形成与过气孔332对接的开口，散热孔343位于冷却风道344的下方且散热孔343对称分布在入射腔341的两侧。气嘴35通过螺栓与上压头33固定连接，相应在气嘴35上设有让螺栓穿过的安装孔352。

如图5所示，压紧机构3处于工作状态时，激光束沿竖直方向穿过下压头34底部所设的出光口342作用于焊接工件表面。当压紧机构3下压并使下压头34压紧工件表面时，处于压紧状态，保护气体进入到气嘴35的进气腔351中，然后通过过气孔332和冷却风道344到达焊接工件表面，提供激光焊接时所需保护气体，焊接发生过程中产生大量热量，通过散热孔343快速扩散至外部，另有一部分热量残留在下压头34中。

如图4所示，当前焊缝焊接完成后焊接压头抬起并远离焊接工件表面，此时压头处于松弛状态，外部气源提供冷却空气，冷却气体进入到气嘴35的进气腔351中，然后通过过气孔332和冷却风道344到达入射腔341中，快速将下压头34中的热量带走，起到冷却散热作用，冷却空气和保护气体交替供应。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。