一种可升降的柔性工装及焊接方法与流程

1.本发明涉及一种工装设计，特别涉及一种可升降的柔性工装及焊接方法。


背景技术：

2.目前现有技术的圆柱形锂电池在生产过程中一方面需要将圆柱形电芯进行夹取和搬运动作，还需要对圆柱形电芯与全极耳集流体进行焊接，目前这一动作是采用c形夹或v形夹的方式对圆柱形电芯的外壁进行夹取，以c形夹为例，一般不同圆柱形锂电池的大小会配备不同大小的c形夹，否则无法对圆柱形电芯进行夹取。
3.但在长期使用过程中，申请人发现同一型号的圆柱形电芯，其圆筒直径也会有偏差，有的标称直径42毫米的圆柱形电芯其来料只有40毫米，高度也会略有差距，这导致了一方面即便是42毫米匹配的c形夹对该圆柱形电芯进行夹取也会出现松动且无法确定圆心位置，再者由于圆柱形电芯的来料大小有偏差，导致采用c形夹后无法准确摆放圆柱形电芯的位置，从而导致全极耳集流体与圆柱形电芯之间出现焊偏的现象出现。
4.其次，目前现有技术的如图8所示，主要包括电芯夹具a、全极耳集流体b、焊接压板c、激光焊枪d和圆柱形电芯e，其中焊接压板c为“米”字形，之间形成用于激光焊枪的激光穿过的扇形区域，现有技术中对于全极耳电池的焊接工艺是先通过电芯夹具a将圆柱形电芯e夹住后，全极耳集流体b经过上料、纠偏、定心等动作后摆正朝向再由机械臂抓取后摆放在圆柱形电芯e上，电芯夹具a将圆柱形电芯e和全极耳集流体b一同运送至焊接压板c下方，焊接压板c向下运动压住全极耳集流体b后，激光焊枪d的激光在扇形区域内对全极耳集流体b和圆柱形电芯e进行焊接，但是这样的工艺存在的主要问题是由于圆柱形电芯e的来料存在误差和变形，由电芯夹具a在夹取后经过全极耳集流体b的摆放后，当焊接压板c下移时，可能下移高度会出现偏差，即焊接压板c与激光焊枪d之间的距离会发生变化，但是又由于激光焊枪d的焦距是不变的，所以焊接时的焦点可能出现正离焦或负离焦，进而出现虚焊或过焊的情况；这一焊接工艺的问题会非常影响全极耳电池的使用效果。


技术实现要素：

5.针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种可升降的柔性工装及焊接方法，可有效实现圆柱形电芯与全极耳集流体的位置摆放准确同时保证焊接效果稳定。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种可升降的柔性工装，包括工作台、升降机构、夹持工装和驱动装置，所述夹持工装包括定位齿若干、限位板和拨盘，所述限位板上开有通孔，限位板上设有指向通孔圆心方向的限位槽若干，定位齿安装在限位槽内且与限位槽滑动配合，拨盘上设有倾斜状轨道，任作一个与通孔同心的辅助圆与每一轨道相交点，每一轨道相交点的运动方向与拨盘通过相交点的直径之间夹角相同，拨盘贴敷于限位板上且可相对于限位板转动配合，所述定位齿与拨盘上的轨道滑动配合；还包括底座，所述拨盘与底座之间转动配合；所述拨盘上设有连接部，底座上设有槽口，所述升降机构的伸缩端与底座连接，驱动装置包括伸缩机构，所述伸缩机构的机身安装在工
作台上且与工作台转动配合，伸缩机构的伸缩端与连杆的一端形成球面副连接，连接部探出槽口并与连杆的另一端形成转动副连接。
7.作为优选，还包括限位轴，所述限位轴插接在定位齿上，限位轴与轨道滑动配合。
8.作为优选，还包括轴承，所述轴承安装在限位轴上，限位轴通过轴承与轨道滚动配合。
9.作为优选，还包括顶板，所述顶板上设有通孔二，所述通孔二的大小与全极耳集流体的大小一致，所述通孔二与通孔同轴心。
10.作为优选，所述底座上还设有限位槽二，所述限位轴可通过轴承与限位槽二滑动配合。
11.作为优选，所述连接部上设有条形孔，所述连杆通过插销与条形孔形成滑动和转动副连接。
12.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种采用可升降的柔性工装的焊接方法，包括如下步骤：
13.步骤一、工作台经过转动后将限位板运送至初始工位，升降机构将限位板落下；
14.步骤二、位于工作台下方有一顶升装置，伸缩机构带动连接部进行转动，进而使得拨盘进行转动，从而使定位齿相对于通孔的外侧滑动，通孔逐渐扩大，顶升装置将圆柱形电芯送入通孔中；
15.步骤三、圆柱形电芯送入通孔中后直至被顶板顶住后，伸缩机构带动连接部进行转动，进而使通孔缩小直至圆柱形电芯被夹紧后，此时定位齿处于中间状态，顶升装置再次将圆柱形电芯向上顶一次；机械臂将全极耳集流体放入顶板上的通孔二处，此时全极耳集流体已经过纠偏和定位；
16.步骤四、工作台再次转动使限位板进入下一工位；升降机构b将限位板顶起，此时定位齿对圆柱体电芯始终保持夹紧状态；
17.步骤五、待顶板中的全极耳集流体与顶部的焊接压板相抵后，再由激光焊枪对焊接压板的扇形镂空部位进行焊接。
18.作为优选，所述焊接压板和激光焊枪的位置始终保持不变。
19.综上所述，本发明主要具有以下有益效果：本发明不仅可以实现来料的圆柱形电芯可以稳定准确的夹紧动作，并且一个工装就可以适配各个型号的圆柱形电芯，在保证圆柱形电芯被夹紧的同时还可以直接确定电芯的圆心位置，配合顶板上的全极耳集流体定位用的通孔二，可以实现快速将全极耳集流体与圆柱形电芯之间位置摆放准确。
20.再者，通过工作台上述设计有多个柔性工装，每一个柔性工装配备独立升降机构和伸缩机构，从而可以实现在工作台进行转动时，部分柔性工装在进行夹持动作，部分进行夹紧和全极耳集流体摆放动作，部分进行顶升后的焊接动作，在一个工作台上均可以完成。
21.同时伸缩机构通过球面副、转动副的结构设计可以保证柔性工装在升降和落下时，都可以稳定驱动柔性工装上的拨盘进行旋转，从而有效的保证柔性工装的工作过程的稳定性。
22.同时本发明的焊接方法提供了一套新的焊接工艺，即采用本发明的柔性工装进行整形、定位、抓取后与顶板上的全极耳集流体进行对心，通过下部上圆柱形电芯，上部放全极耳集流体，可以分别进行准确定位，保持激光焊枪位置不变，对安装好全极耳集流体的圆
柱形电芯进行整个向上送料的方式，圆柱形电芯位置确定，全极耳集流体位置确定，焊接压板位置确定，激光焊枪位置确定，所以可以非常好的保证激光焊接的焊接效果。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图一；
24.图2为本发明的结构示意图二；
25.图3为本发明的结构示意图三；
26.图4为本发明的柔性工装的内部结构示意图一；
27.图5为本发明的柔性工装的内部结构示意图二；
28.图6为本发明的柔性工装的内部结构示意图三；
29.图7为本发明的柔性工装的内部结构示意图四；
30.图8为现有技术的焊接工艺示意图。
31.图中：a、工作台；b、升降机构；1、定位齿；2、限位板；3、拨盘；4、通孔；5、限位槽；6、轨道；7、限位轴；8、轴承；9、底座；10、顶板；11、通孔二；12、连接部；13、槽口；14、伸缩机构；15、连杆；16、限位槽二；17、条形孔。
32.图8：a、电芯夹具；b、全极耳集流体；c、焊接压板；d、激光焊枪；e、圆柱形电芯。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.在具体实施时，工作台a上设有多个柔性工装，每一个柔性工装设有独立的升降机构b和伸缩机构14，先通过柔性工装下方的升降机构b进行下降，使得柔性工装下降至指定位置，工作台a进行转动从而使得待上料的柔性工装位于机械臂旁，通过机械臂将圆柱形电芯放入通孔4中，同时由伸缩机构14进行驱动从而使得拨盘3进行转动，柔性工装的工作原理是定位齿1通过限位板2上的限位槽5可进行滑动，由于限位槽5的方向均指向通孔4的方向，所以定位齿1只会相对于通孔4的方向做前后运动，同时在定位齿1上安装有限位轴7，拨盘3上设有多个轨道6，轨道6的形状可以为倾斜的直线或是弧形，所述限位轴7可以与轨道6滑动配合，也可以通过轴承8进行滚动配合，每一个定位齿1上的限位轴7均对应的安装在一个轨道6上，所有的轨道6与拨盘3直径之间夹角相同且呈中心对称，当拨盘3进行转动时，所有的定位齿1可以同步的在限位槽5中进行运动，其运动轨迹可以拟合成一个连续变化的圆，所以即便来料的圆柱形电芯存在误差也可以准确进行夹紧动作，不会出现位置偏差，还可以对被挤压变形的圆柱形电芯进行整形，伸缩机构14的伸缩调节使得定位齿1可以将来料圆柱形电芯进行锁紧，顶板10上的通孔二11大小为全极耳集流体的大小(全极耳集流体的大小小于圆柱形电芯的横截面)，通孔二11与通孔4为同轴心设计，在将全极耳集流体摆放在通孔二11中时，既实现了全极耳集流体摆放在圆柱形电芯上同时也完成了对中的动作，此时再次通过升降机构b将柔性工装从工作台a上顶起至激光焊接机的高度，通过顶部的焊接压板将全极耳集流体与圆柱形电芯压紧并通过激光焊接机进行焊接，虽然升降机构
b可以将柔性工装顶升至不同高度，但由于伸缩机构14的一端在工作台a上转动，另一端的伸缩端与连杆15的一端形成球面副连接，连接部12探出槽口13并与连杆15的另一端形成滑动和转动副连接，可以实现在不同高度上都可以完成对拨盘3的转动，进而实现了在多工位的情况下每一个柔性工装可以独立进行升降、卡紧和松开动作，并且可以保证全极耳集流体与圆柱形电芯之间始终保持位置的准确性，再者顶升高度可控，激光焊接机始终位置保持稳定，可以有效保证焊接效果。
35.本发明针对焊接工艺提出了一种新的设计，该设计在具体实施时，包括如下步骤：
36.步骤一、工作台a经过转动后将限位板2运送至初始工位，升降机构b先柔性工装降下，具体是将与升降机构b连接的限位板2落下；
37.步骤二、位于工作台a下方有一顶升装置，该顶升装置用于圆柱形电芯的上料工作，伸缩机构14带动连接部12进行转动，进而使得拨盘3进行转动，从而使定位齿1相对于通孔4的外侧滑动，通孔4逐渐扩大，顶升装置将圆柱形电芯送入通孔4中；
38.步骤三、圆柱形电芯送入通孔4中后直至被顶板10顶住后，伸缩机构14带动连接部12进行转动，进而使通孔4缩小直至圆柱形电芯被夹紧完成第一次圆柱形电芯的高度定位，此时定位齿1处于中间状态，即伸缩机构(气缸)的进气和出气都关闭状态，实现圆柱形电芯可以相对于定位齿1进行滑动；顶升装置再次将圆柱形电芯向上顶一次，使圆柱形电芯的顶部与顶板10相抵完成二次定位；机械臂将全极耳集流体放入顶板10上的通孔二11处，此时全极耳集流体已经过纠偏和定位；
39.步骤四、工作台a再次转动使限位板2进入下一工位；升降机构b缓慢将限位板2顶起，此时定位齿1对圆柱体电芯始终保持夹紧状态，全极耳集流体也不会出现震动等情况；
40.步骤五、待顶板10中的全极耳集流体与顶部的焊接压板相抵后，再由激光焊枪对焊接压板的扇形镂空部位进行焊接，在焊接时所述焊接压板和激光焊枪的位置始终保持不变。
41.这样的焊接方式首先在完成了圆柱形电芯的位置确定和整形后，再对全极耳集流体进行位置确认，同时保证全极耳集流体与圆柱形电芯始终保持同心且不会出现震动和松动并且接缝处保持稳定，当全极耳集流体与圆柱体电芯一通上升至焊接压板处时，无需焊接压板再次对全极耳集流体进行挤压，激光焊枪、焊接压板、全极耳集流体和圆柱形电芯的位置均已提前定位好，在不出现位置偏移的情况下，激光焊枪进行焊接，从而有效的避免了焊接时出现虚焊或过焊的情况。
42.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。