一种用于新能源电池的焊接设备及其使用方法

1.本发明涉及电池加工设备技术领域，具体为一种用于新能源电池的焊接设备及其使用方法。


背景技术：

2.随着新能源市场的蓬勃发展，锂离子电池的能量密度不断提高，同时电池的体积也不断增加。常用的矩形电池通常包括相连接的壳体和顶盖，以及容置于壳体内部的多个单体电池，其中壳体和顶盖一般由金属材料制成，以使电池具有较强的抗变形能力，进而提升其安全性。壳体和顶盖可以通过焊接的方式进行连接，常采用激光进行焊接，这种焊接方式的焊接效果好，适合接缝的精密焊接。
3.常用的矩形电池的焊接方式之一为侧缝焊。在侧缝焊的过程中，需要在电池壳体的侧壁进行焊接。在进行焊接时，利用激光分别焊接侧壁上的侧缝的四条直边，其中每完成焊接一条直边，需要转动电池九十度，以焊接下一条直边。但是，采用上述方式进行焊接时，完成一个产品的焊接需要激光机开关四次，同时需要电池转动四次，电池焊接的效率较低。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于新能源电池的焊接设备及其使用方法，解决了上述背景技术中提出的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于新能源电池的焊接设备，包括工作台，所述工作台的顶部固定连接有滑轨，所述滑轨上滑动配合有滑台，所述滑轨上设置有用于驱动滑台在滑轨上运动的驱动机构，所述滑台上固定连接有电池安装槽，所述电池安装槽内设置有电池本体，所述工作台的顶部固定连接有第一安装架，所述第一安装架上转动连接有第一丝杆，所述第一安装架上安装有第一电机，所述第一电机与第一丝杆联动连接，所述第一丝杆上螺纹配合有滑动块，所述滑动块的底部固定连接有第二电机，所述第二电机的底部输出端固定连接有激光焊接装置，所述第二电机用于调节激光焊接装置的激光方向，且激光焊接装置的激光方向始终与电池本体的侧壁垂直。
8.优选的，驱动机构包括第二丝杆、第三电机，所述第二丝杆与滑台连接，所述第三电机与第二丝杆联动连接。
9.优选的，所述工作台的底部固定连接有底座。
10.优选的，所述第一安装架设置为倒置的凵字形，且第一安装架的两端与工作台的两端中部固定连接。
11.优选的，还包括将壳盖放置到电池本体的顶部的壳盖安放机构，壳盖安放机构包括第二安装架、壳盖拿取组件、红外线接收器、红外线发生器、单片机、阻挡块、内筒、外筒、连接管、气囊、弹簧、顶板、壳盖储存箱，所述第二安装架设置于滑轨一端的外侧，所述第二
安装架与工作台固定连接，所述第二安装架的下方设置有壳盖储存箱，且壳盖储存箱内放置有多个壳盖，所述第二安装架上设有用于将壳盖储存箱内的壳盖放置到电池本体顶部的壳盖拿取组件，所述单片机固定连接于第二安装架上，所述第二安装架的左右两侧分别固定连接有相互对应的红外线发生器和红外线接收器，所述红外线接收器和拿取组件均与单片机电性连接，所述滑台上固定连接有外筒，所述外筒的内部滑动配合有内筒，所述内筒的顶端固定连接有阻挡块，所述电池安装槽内腔的底部固定连接有气囊，所述气囊的顶部固定连接有顶板，所述顶板为水平设置，且顶板与电池安装槽滑动配合，所述顶板的底部固定连接有弹簧，所述弹簧的底端与电池安装槽的底部固定连接，所述连接管的一端与气囊连通，且连接管的另一端与外筒连通，所述外筒上开设有较小的通气孔，将滑台运动至第二安装架的底部，然后将电池本体放入电池安装槽内时，在重力作用下顶板下降，顶板下降使得气囊受压变小，气囊内的气体通过连接管进入外筒内，外筒内气体瞬间变多，远远大于通气孔的通气量，使得内筒瞬间向上顶起，使得阻挡块向上顶起，且当阻挡块向上顶起时，阻挡块将红外线发生器和红外线接收器之间进行阻挡，当红外线接收器接受的红外线被阻挡时，红外线接收器发生信号给单片机，单片机控制拿取组件将壳盖储存箱内的壳盖放置到电池本体的顶部。
12.优选的，拿取组件包括第一电动推杆、第二电动推杆、吸盘，所述第一电动推杆为水平设置，所述第二电动推杆的竖直设置，所述第一电动推杆设置在第二安装架的上方，且第一电动推杆的一端与第二安装架固定连接，所述第二电动推杆的一端与第一电动推杆的输出端固定连接，所述第二电动推杆的底部固定连接有吸盘。
13.优选的，所述吸盘设置为两个，所述吸盘的直径小于壳盖储存箱的宽度。
14.优选的，所述壳盖储存箱内设置有用于提醒内部壳盖已经用完的提示机构，提示机构包括指示灯、电源、触片、压板、梯形块、楔形块、第一永磁铁、第二永磁铁，所述压板滑动配合于壳盖储存箱内，所述压板的底部中间固定连接有倒置的梯形块，所述梯形块的底部两侧对称设置有与梯形块相匹配的楔形块，且两个楔形块的内侧均固定连接有触片，两个楔形块的外侧均固定连接有第一永磁铁，所述第一永磁铁远离楔形块的一侧设置有第二永磁铁，所述第二永磁铁与壳盖储存箱固定连接，所述第一永磁铁和第二永磁铁互为相斥磁铁，且当压板的顶部没有壳盖时，在第一永磁铁和第二永磁铁的同极相斥的作用下，两个楔形块会向着中间靠拢将梯形块向上顶起直至两个触片相接触，所述壳盖储存箱的底部设置有电源，所述壳盖储存箱的外部固定连接有指示灯，所述指示灯、两个触片、电源之间通过电线形成一个回路，且当两个触片相互接触时，回路闭合使得指示灯亮起。
15.一种新能源电池焊接设备的使用方法，通过第三电机控制第二丝杆的转动，第二丝杆的转动能够带动滑台在滑轨上运动，滑台带动电池本体进行x轴的运动，第一电机控制第一丝杆的转动，第一丝杆带动滑动块的运动，滑动块带动第二电机进行y轴的运动，第二电机能够带动激光焊接装置绕电池本体转动，因此在进行焊接时，通过第二电机带动激光焊接装置转动对准电池本体的一边，然后通过第三电机转动使得滑台沿x轴运动，使得对电池本体的一边进行焊接，完成一边焊接后第二电机转动使得激光焊接装置转向九十度对准完成焊接的一边的邻边，开启第一电机带动激光焊接装置沿着y轴运动，使得激光焊接装置对邻边进行焊接，完成邻边的焊接后重复上述步骤直至电池本体的全部侧边完成焊接，使得激光焊接装置能够沿电池本体的侧边运动一次对四个侧边进行连续焊接。
16.(三)有益效果
17.本发明提供了一种用于新能源电池的焊接设备及其使用方法。具备以下有益效果：
18.1、该用于新能源电池的焊接设备，通过第三电机控制第二丝杆的转动，第二丝杆的转动能够带动滑台在滑轨上运动，滑台带动电池本体进行x轴的运动，第一电机控制第一丝杆的转动，第一丝杆带动滑动块的运动，滑动块带动第二电机进行y轴的运动，第二电机能够带动激光焊接装置绕电池本体转动，因此在进行焊接时，通过第二电机带动激光焊接装置转动对准电池本体的一边，然后通过第三电机转动使得滑台沿x轴运动，使得对电池本体的一边进行焊接，完成一边焊接后第二电机转动使得激光焊接装置转向九十度对准完成焊接的一边的邻边，开启第一电机带动激光焊接装置沿着y轴运动，使得激光焊接装置对邻边进行焊接，完成邻边的焊接后重复上述步骤直至电池本体的全部侧边完成焊接，使得激光焊接装置能够沿电池本体的侧边运动一次对四个侧边进行连续焊接，实现了激光焊接装置一次开机，就可完成整个电池本体的侧边的焊接，从而提高了焊接效率。
19.2、该用于新能源电池的焊接设备，当需要对电池本体进行焊接时，需要手动将壳盖放置到电池本体的顶部比较麻烦，因此通过壳盖安放机构的设置，将滑台运动至第二安装架的底部，然后将电池本体放入电池安装槽内，在重力作用下顶板下降，顶板下降使得气囊受压变小，气囊内的气体通过连接管进入外筒内，外筒内气体瞬间变多，远远大于通气孔的通气量，使得内筒瞬间向上顶起，使得阻挡块向上顶起，且当阻挡块向上顶起时，阻挡块将红外线发生器和红外线接收器之间进行阻挡，当红外线接收器接受的红外线被阻挡时，红外线接收器发生信号给单片机，单片机控制第二电动推杆伸长，第二电动推杆带动吸盘向下伸入壳盖储存箱内，直至吸盘与壳盖相抵，这时开启吸盘，吸盘将壳盖吸附，然后第二电动推杆收缩，接着第一电动推杆收缩，直至壳盖运动至电池安装槽的正上方，第二电动推杆伸长，将壳盖放到电池本体的顶部，关闭吸盘，然后第一电动推杆和第二电动推杆复位方便下次使用，从而能够在将电池本体插入电池安装槽内时就进行自动将壳盖放到电池本体的顶部，提高了效率。
20.3、该用于新能源电池的焊接设备，通过提示机构的设置，当壳盖储存箱内没有壳盖储存时，压板失去壳盖的重量压住，在第一永磁铁和第二永磁铁的同极相斥的作用下，两个楔形块会向着中间靠拢将梯形块向上顶起直至两个触片相接触，当两个触片相互接触时，回路闭合使得指示灯亮起，从而能够提醒工作人员壳盖储存箱内已经没有壳盖了，便于进行及时补充壳盖，而在有壳盖时，壳盖的重量会压在压板上，压板下压，梯形块会将两个楔形块向着两侧顶开，从而使得两个触片分离，这时回路未闭合，指示灯不会亮起。
附图说明
21.图1为本发明结构示意图一；
22.图2为本发明结构示意图二；
23.图3为本壳盖安放机构发明结构示意图；
24.图4为本发明电池安装槽结构示意图；
25.图5为本发明内筒和外筒结构示意图一；
26.图6为本发明内筒和外筒结构示意图二；
27.图7为本发明提示机构结构示意图一；
28.图8为本发明提示机构结构示意图二。
29.图中：1底座、2工作台、3滑台、4壳盖安放机构、5第二丝杆、6第三电机、7电池安装槽、8电池本体、9滑轨、10第一丝杆、11滑动块、12第二电机、13激光焊接装置、14第一电机、15第一安装架、16第一电动推杆、17第二电动推杆、18吸盘、19外筒、20内筒、21阻挡块、22连接管、23红外线发生器、24红外线接收器、25单片机、26第二安装架、27壳盖储存箱、28气囊、29弹簧、30压板、31梯形块、32楔形块、33触片、34第一永磁铁、35第二永磁铁、36指示灯、37电源、38顶板。
具体实施方式
30.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。
31.本发明实施例提供一种用于新能源电池的焊接设备，如图1-8所示，包括工作台2，工作台2的顶部固定连接有滑轨9，滑轨9上滑动配合有滑台3，滑轨9上设置有用于驱动滑台3在滑轨9上运动的驱动机构，滑台3上固定连接有电池安装槽7，电池安装槽7内设置有电池本体8，工作台2的顶部固定连接有第一安装架15，第一安装架15上转动连接有第一丝杆10，第一安装架15上安装有第一电机14，第一电机14与第一丝杆10联动连接，第一丝杆10上螺纹配合有滑动块11，滑动块11的底部固定连接有第二电机12，第二电机12的底部输出端固定连接有激光焊接装置13，第二电机12用于调节激光焊接装置13的激光方向，且激光焊接装置13的激光方向始终与电池本体8的侧壁垂直。
32.通过第三电机6控制第二丝杆5的转动，第二丝杆5的转动能够带动滑台3在滑轨9上运动，滑台3带动电池本体8进行x轴的运动，第一电机14控制第一丝杆10的转动，第一丝杆10带动滑动块11的运动，滑动块11带动第二电机12进行y轴的运动，第二电机12能够带动激光焊接装置13绕电池本体8转动，因此在进行焊接时，通过第二电机12带动激光焊接装置13转动对准电池本体8的一边，然后通过第三电机6转动使得滑台3沿x轴运动，使得对电池本体8的一边进行焊接，完成一边焊接后第二电机12转动使得激光焊接装置13转向九十度对准完成焊接的一边的邻边，开启第一电机14带动激光焊接装置13沿着y轴运动，使得激光焊接装置13对邻边进行焊接，完成邻边的焊接后重复上述步骤直至电池本体8的全部侧边完成焊接，使得激光焊接装置13能够沿电池本体8的侧边运动一次对四个侧边进行连续焊接，实现了激光焊接装置13一次开机，就可完成整个电池本体8的侧边的焊接，从而提高了焊接效率。
33.驱动机构包括第二丝杆5、第三电机6，第二丝杆5与滑台3连接，第三电机6与第二丝杆5联动连接。
34.工作台2的底部固定连接有底座1。
35.第一安装架15设置为倒置的凵字形，且第一安装架15的两端与工作台2的两端中部固定连接。
36.还包括将壳盖放置到电池本体8的顶部的壳盖安放机构4，壳盖安放机构4包括第二安装架26、壳盖拿取组件、红外线接收器24、红外线发生器23、单片机25、阻挡块21、内筒20、外筒19、连接管22、气囊28、弹簧29、顶板38、壳盖储存箱27，第二安装架26设置于滑轨9
一端的外侧，第二安装架26与工作台2固定连接，第二安装架26的下方设置有壳盖储存箱27，且壳盖储存箱27内放置有多个壳盖，第二安装架26上设有用于将壳盖储存箱27内的壳盖放置到电池本体8顶部的壳盖拿取组件，单片机25固定连接于第二安装架26上，第二安装架26的左右两侧分别固定连接有相互对应的红外线发生器23和红外线接收器24，红外线接收器24和拿取组件均与单片机25电性连接，滑台3上固定连接有外筒19，外筒19的内部滑动配合有内筒20，内筒20的顶端固定连接有阻挡块21，电池安装槽7内腔的底部固定连接有气囊28，气囊28的顶部固定连接有顶板38，顶板38为水平设置，且顶板38与电池安装槽7滑动配合，顶板38的底部固定连接有弹簧29，弹簧29的底端与电池安装槽7的底部固定连接，连接管22的一端与气囊28连通，且连接管22的另一端与外筒19连通，外筒19上开设有较小的通气孔，将滑台3运动至第二安装架26的底部，然后将电池本体8放入电池安装槽7内时，在重力作用下顶板38下降，顶板38下降使得气囊28受压变小，气囊28内的气体通过连接管22进入外筒19内，外筒19内气体瞬间变多，远远大于通气孔的通气量，使得内筒20瞬间向上顶起，使得阻挡块21向上顶起，且当阻挡块21向上顶起时，阻挡块21将红外线发生器23和红外线接收器24之间进行阻挡，当红外线接收器24接受的红外线被阻挡时，红外线接收器24发生信号给单片机25，单片机25控制拿取组件将壳盖储存箱27内的壳盖放置到电池本体8的顶部。通过通气孔的设置，能够在内筒20顶起后在几秒钟内缓慢下降至原位，同时当将完成焊接的电池本体8取出后，弹簧29弹起，气囊28恢复原来大小时，通气孔会将空气通过连接管22输入气囊28内，从而实现气囊28的复原。
37.拿取组件包括第一电动推杆16、第二电动推杆17、吸盘18，第一电动推杆16为水平设置，第二电动推杆17的竖直设置，第一电动推杆16设置在第二安装架26的上方，且第一电动推杆16的一端与第二安装架26固定连接，第二电动推杆17的一端与第一电动推杆16的输出端固定连接，第二电动推杆17的底部固定连接有吸盘18。
38.当需要对电池本体8进行焊接时，需要手动将壳盖放置到电池本体8的顶部比较麻烦，因此通过壳盖安放机构4的设置，将滑台3运动至第二安装架26的底部，然后将电池本体8放入电池安装槽7内，在重力作用下顶板38下降，顶板38下降使得气囊28受压变小，气囊28内的气体通过连接管22进入外筒19内，外筒19内气体瞬间变多，远远大于通气孔的通气量，使得内筒20瞬间向上顶起，使得阻挡块21向上顶起，且当阻挡块21向上顶起时，阻挡块21将红外线发生器23和红外线接收器24之间进行阻挡，当红外线接收器24接受的红外线被阻挡时，红外线接收器24发生信号给单片机25，单片机25控制第二电动推杆17伸长，第二电动推杆17带动吸盘18向下伸入壳盖储存箱27内，直至吸盘18与壳盖相抵，这时开启吸盘18，吸盘18将壳盖吸附，然后第二电动推杆17收缩，接着第一电动推杆16收缩，直至壳盖运动至电池安装槽7的正上方，第二电动推杆17伸长，将壳盖放到电池本体8的顶部，关闭吸盘18，然后第一电动推杆16和第二电动推杆17复位方便下次使用，从而能够在将电池本体8插入电池安装槽7内时就进行自动将壳盖放到电池本体8的顶部，提高了效率。
39.吸盘18设置为两个，吸盘18的直径小于壳盖储存箱27的宽度。
40.壳盖储存箱27内设置有用于提醒内部壳盖已经用完的提示机构，提示机构包括指示灯36、电源37、触片33、压板30、梯形块31、楔形块32、第一永磁铁34、第二永磁铁35，压板30滑动配合于壳盖储存箱27内，压板30的底部中间固定连接有倒置的梯形块31，梯形块31的底部两侧对称设置有与梯形块31相匹配的楔形块32，且两个楔形块32的内侧均固定连接
有触片33，两个楔形块32的外侧均固定连接有第一永磁铁34，第一永磁铁34远离楔形块32的一侧设置有第二永磁铁35，第二永磁铁35与壳盖储存箱27固定连接，第一永磁铁34和第二永磁铁35互为相斥磁铁，且当压板30的顶部没有壳盖时，在第一永磁铁34和第二永磁铁35的同极相斥的作用下，两个楔形块32会向着中间靠拢将梯形块31向上顶起直至两个触片33相接触，壳盖储存箱27的底部设置有电源37，壳盖储存箱27的外部固定连接有指示灯36，指示灯36、两个触片33、电源37之间通过电线形成一个回路，且当两个触片33相互接触时，回路闭合使得指示灯36亮起。
41.通过提示机构的设置，当壳盖储存箱27内没有壳盖储存时，压板30失去壳盖的重量压住，在第一永磁铁34和第二永磁铁35的同极相斥的作用下，两个楔形块32会向着中间靠拢将梯形块31向上顶起直至两个触片33相接触，当两个触片33相互接触时，回路闭合使得指示灯36亮起，从而能够提醒工作人员壳盖储存箱27内已经没有壳盖了，便于进行及时补充壳盖，而在有壳盖时，壳盖的重量会压在压板30上，压板30下压，梯形块31会将两个楔形块32向着两侧顶开，从而使得两个触片33分离，这时回路未闭合，指示灯36不会亮起。
42.一种新能源电池焊接设备的使用方法，通过第三电机6控制第二丝杆5的转动，第二丝杆5的转动能够带动滑台3在滑轨9上运动，滑台3带动电池本体8进行x轴的运动，第一电机14控制第一丝杆10的转动，第一丝杆10带动滑动块11的运动，滑动块11带动第二电机12进行y轴的运动，第二电机12能够带动激光焊接装置13绕电池本体8转动，因此在进行焊接时，通过第二电机12带动激光焊接装置13转动对准电池本体8的一边，然后通过第三电机6转动使得滑台3沿x轴运动，使得对电池本体8的一边进行焊接，完成一边焊接后第二电机12转动使得激光焊接装置13转向九十度对准完成焊接的一边的邻边，开启第一电机14带动激光焊接装置13沿着y轴运动，使得激光焊接装置13对邻边进行焊接，完成邻边的焊接后重复上述步骤直至电池本体8的全部侧边完成焊接，使得激光焊接装置13能够沿电池本体8的侧边运动一次对四个侧边进行连续焊接。
43.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。