專利名稱：鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接精密控制技術(shù)，尤其涉及一種鈉硫電池制備用的真空激光焊接機精度制控裝置。
背景技術(shù)：
鈉硫電池是以β (β " )-Α1203陶瓷為電解質(zhì)和隔膜，硫及金屬鈉為正負(fù)極，室溫下呈全固態(tài)的全密封二次電池。在80年代末和90年代初開始，國外重點發(fā)展鈉硫電池作為固定場合下(如電站儲能)應(yīng)用，并越來越顯示其優(yōu)越性，如日本東京電力公司(TEPCO)和NGK公司合作開發(fā)鈉硫電池作為儲能電池，其應(yīng)用目標(biāo)瞄準(zhǔn)電站負(fù)荷調(diào)平(即起削峰平谷作用，將夜晚多余的電存儲在電池里，到白天用電高峰時再從電池中釋放出來)、UPS應(yīng)急電源及瞬間補償電源等，并于2002年開始進入商品化實施階段，已建成世界上最大規(guī)模(34MW)的儲能鈉硫電池裝置，截止2005年10月統(tǒng)計，年產(chǎn)鈉硫電池電池量已超過100MW，同時開始向海外輸出。鈉硫電池裝配制備過程中涉及到三種不同類型的密封結(jié)合技術(shù)，即陶瓷與陶瓷、 陶瓷與金屬以及金屬與金屬之間的密封。其中金屬與金屬之間的密封為電池制備的最后一道工序，因在此工序前已經(jīng)加入了熔點低、活性高的活性物質(zhì)鈉和硫，所以不僅要求該焊接工序不能產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致活性物質(zhì)揮發(fā)，在焊接處出現(xiàn)氣孔等影響焊接質(zhì)量，還要求焊接具有很聞的精度可以保證焊接的質(zhì)量，所以該工序是納硫電池制備中最關(guān)鍵的工藝環(huán)節(jié)之一，它決定著鈉硫電池的壽命及安全性。如果電池焊接密封效果不好，鈉硫電池在使用過程中會發(fā)生內(nèi)部短路，嚴(yán)重的會直接導(dǎo)致正負(fù)極快速反應(yīng)，放出大量能量，導(dǎo)致電池泄漏甚至爆炸等安全事故的發(fā)生。綜合比較各種焊接技術(shù)，激光焊接因具有輸入工件熱量低、熱變形和熱影響區(qū)小、焊后高的冷卻速度使焊縫組織微細(xì)化、焊接致密性高等優(yōu)點，成為鈉硫電池金屬與金屬焊接密封的最優(yōu)選擇。但由于鈉硫電池對焊接精度有較高要求，激光焊接又有光斑尺寸小，焊縫窄等缺點，很容易造成焊接缺憾。因此鈉硫電池的激光焊接必須要控制精度，確保電池的密封性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供了一種鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，用本發(fā)明的裝置完成的鈉硫電池的焊接可提高電池的密封性能，保證了電池的安全性，為鈉硫電池的安全使用提供了保證。本發(fā)明的技術(shù)方案為本發(fā)明揭示了一種鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，包括旋轉(zhuǎn)托架、定位套、耦合傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)塊、固定套、鉸鏈鎖緊機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、頂出機構(gòu)、以及控制傳動機構(gòu)，其中在真空箱內(nèi)的電池腔體中依次裝入多個電池，通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)和控制傳動機構(gòu)的電機將耦合傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)塊對準(zhǔn)插入電池的固定套配合槽，使電池與端蓋完全耦合，回轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動電池勻速轉(zhuǎn)動，定位套固定端蓋，電池筒推到與端蓋配置位置進行焊接以使焊接軌跡位置一定。
根據(jù)本發(fā)明的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置的一實施例，回轉(zhuǎn)機構(gòu)和轉(zhuǎn)塊使鈉硫電池平穩(wěn)圓周公轉(zhuǎn)，耦合傳動機構(gòu)和控制傳動機構(gòu)使鈉硫電池軸向平穩(wěn)運動，固定套配合槽使鈉硫電池軸向定位、圓周方向帶動鈉硫電池旋轉(zhuǎn)，定位套對鈉硫電池進行定位以及精度控制，旋轉(zhuǎn)托架和鉸鏈鎖緊機構(gòu)放置、穩(wěn)定鈉硫電池及實現(xiàn)鈉硫電池的連續(xù)生產(chǎn),頂出機構(gòu)使鈉硫電池復(fù)位。根據(jù)本發(fā)明的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置的一實施例，回轉(zhuǎn)機構(gòu)和控制傳動機構(gòu)是組合運動的。根據(jù)本發(fā)明的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置的一實施例，耦合傳動機構(gòu)是牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置的一實施例，定位套內(nèi)有觸點傳感器，校正電池在軸向運動和圓周方向轉(zhuǎn)動時的誤差。根據(jù)本發(fā)明的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置的一實施例，該裝置中集成了 PLC控制單元，對裝置采用PLC全程控制和信息反饋，自動控制運行焊接過程。根據(jù)本發(fā)明的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置的一實施例，真空箱內(nèi)的電池腔體的數(shù)量為I 10個。根據(jù)本發(fā)明的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置的一實施例，定位套對電池殼體外圓圓整度小于Imm范圍內(nèi)進行復(fù)位調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置的一實施例，焊接的電池的精度在±0. Imm以內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置的一實施例，在當(dāng)前的電池焊接完成后，轉(zhuǎn)塊左移脫離固定套回至原位，右端頂出機構(gòu)的推桿伸出將電池端蓋脫出定位套，隨即推桿縮回，旋轉(zhuǎn)托架旋轉(zhuǎn)一個角度以焊接下一個電池。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明的技術(shù)方案是使用鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，在真空度低于IOPa的真空箱內(nèi)依次裝入η個電池，控制回轉(zhuǎn)機構(gòu)和傳動機構(gòu)的電機，將耦合傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)塊對準(zhǔn)插入電池的固定套配合槽，使電池與端蓋完全耦合，然后回轉(zhuǎn)機構(gòu)再帶動電池以一定的勻速轉(zhuǎn)動，出激光焊接。定位套精確固定端蓋，電池筒推到與端蓋配合位置焊接，保住焊接軌跡位置一定，從而確保焊接精度。 在焊接完一個電池后，接合傳動機構(gòu)動作，接合傳遞扭矩的轉(zhuǎn)塊縮回，同時右側(cè)的頂出機構(gòu)推桿伸出，使電池端蓋脫離定位套，方便下料。使用本發(fā)明完成的電池端蓋焊接精度可以達到±0. Imm以內(nèi)。正壓檢漏小于10 8Pam3S 1 ;氦檢漏小于10 8Pam3S 1 ;拉拔試驗拉拔力大于 30ΚΝ ;內(nèi)水壓測試大于2MPa ;顯微鏡100倍觀察無裂紋。


圖I示例性的示出了本發(fā)明的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置的實施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。圖I示出了本發(fā)明的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置的實施例的結(jié)構(gòu)。請參見圖1，本實施例的制控裝置具有旋轉(zhuǎn)托架I、定位套2、耦合傳動機構(gòu)3、轉(zhuǎn)塊4、 固定套5、鉸鏈鎖緊機構(gòu)6、回轉(zhuǎn)機構(gòu)7、頂出機構(gòu)8以及控制傳動機構(gòu)9的組件，在真空度小于IOPa的真空箱內(nèi)的電池腔體中依次裝入η個電池，將旋轉(zhuǎn)托架I上面的卡銷打開，開啟由鉸鏈鎖緊機構(gòu)6鏈接的壓塊，先將電池端蓋放入右側(cè)定位套2 口內(nèi)，定位套2精確固定端蓋，再放入電池。定位套2內(nèi)有觸點傳感器，校正電池在軸向運動和圓周方向轉(zhuǎn)動時的誤差。定位套2對電池殼體外圓圓整度小于Imm范圍內(nèi)進行復(fù)位調(diào)整。然后關(guān)閉壓塊，卡銷由彈簧作用鎖緊壓塊，一個電池裝夾完畢，旋轉(zhuǎn)托架I轉(zhuǎn)動360/η度，按照上面流程裝入下一個電池，依次裝滿η個電池。通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)7和控制傳動機構(gòu)9的電機,將稱合傳動機構(gòu) 3的轉(zhuǎn)塊4對準(zhǔn)插入電池的固定套5配合槽，使電池與端蓋完全耦合，保住焊接軌跡位置一定，從而保證焊接的電池的精度控制在±0. Imm以內(nèi)?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)7和控制傳動機構(gòu)9是組合運動的，而耦合傳動機構(gòu)3是牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)。然后回轉(zhuǎn)機構(gòu)7再帶動電池以一定的勻速轉(zhuǎn)動，出激光開始焊接，焊完一周后，停止出激光，轉(zhuǎn)塊4左移脫離固定套5回至原位，右端頂出機構(gòu)8的推桿伸出將電池端蓋脫出定位套2，隨即推桿縮回。旋轉(zhuǎn)托架I旋轉(zhuǎn)360/η 度，旋轉(zhuǎn)托架主軸左端帶精確定位的制動器，重復(fù)上面步驟焊接下一個電池，依次類推焊完所有電池。將旋轉(zhuǎn)托架I上面的卡銷打開，開啟壓塊，取下電池(也可再加載電池，轉(zhuǎn)入下組電池的焊接)，旋轉(zhuǎn)托架I旋轉(zhuǎn)360/η度，依次取下所有電池，至此一組電池的焊接完成， 開始重復(fù)以上所有步聚，進入下組電池的焊接。上述的η表示電池腔體的數(shù)量，以I 10 個為宜。在裝置中集成了 PLC控制單元對整個裝置采用PLC全程控制和信息反饋的技術(shù)， 可自動控制運行焊接過程。 本實施例的組件各自具有如下的功能回轉(zhuǎn)機構(gòu)7和轉(zhuǎn)塊4具有使鈉硫電池平穩(wěn)圓周公轉(zhuǎn)的功能，耦合傳動機構(gòu)3和控制傳動機構(gòu)9具有使鈉硫電池軸向平穩(wěn)運動的功能， 固定套5配合槽具有使鈉硫電池軸向定位、圓周方向帶動鈉硫電池旋轉(zhuǎn)的功能，定位套2具有對鈉硫電池進行定位以及精度控制的功能，旋轉(zhuǎn)托架I和鉸鏈鎖緊機構(gòu)6具有放置、穩(wěn)定鈉硫電池及實現(xiàn)鈉硫電池的連續(xù)生產(chǎn)的功能，頂出機構(gòu)8具有使鈉硫電池復(fù)位的功能。采用本發(fā)明焊接后一組鈉硫電池(六只)的性能與未采用精度控制真空激光焊接出來的電池(六只)性能進行對比如下表所示
權(quán)利要求
1.一種鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，包括旋轉(zhuǎn)托架(I)、定位套(2)、耦合傳動機構(gòu)(3)、轉(zhuǎn)塊(4)、固定套(5)、鉸鏈鎖緊機構(gòu)(6)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)、頂出機構(gòu)(8)、以及控制傳動機構(gòu)(9)，其中在真空箱內(nèi)的電池腔體中依次裝入多個電池，通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)和控制傳動機構(gòu)(9)的電機將耦合傳動機構(gòu)(3)的轉(zhuǎn)塊(4)對準(zhǔn)插入電池的固定套(5)配合槽，使電池與端蓋完全耦合，回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)帶動電池勻速轉(zhuǎn)動，定位套(2)固定端蓋，電池筒推到與端蓋配置位置進行焊接以使焊接軌跡位置一定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，其特征在于，回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)和轉(zhuǎn)塊⑷使鈉硫電池平穩(wěn)圓周公轉(zhuǎn)，耦合傳動機構(gòu)(3)和控制傳動機構(gòu)(9)使鈉硫電池軸向平穩(wěn)運動，固定套(5)配合槽使鈉硫電池軸向定位、圓周方向帶動鈉硫電池旋轉(zhuǎn)，定位套(2)對鈉硫電池進行定位以及精度控制，旋轉(zhuǎn)托架(I)和鉸鏈鎖緊機構(gòu)(6)放置、穩(wěn)定鈉硫電池及實現(xiàn)鈉硫電池的連續(xù)生產(chǎn)，頂出機構(gòu)⑶使鈉硫電池復(fù)位。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，其特征在于，回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)和控制傳動機構(gòu)(9)是組合運動的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，其特征在于，耦合傳動機構(gòu)(3)是牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，其特征在于，定位套(2)內(nèi)有觸點傳感器，校正電池在軸向運動和圓周方向轉(zhuǎn)動時的誤差。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，其特征在于，該裝置中集成了 PLC控制單元，對裝置采用PLC全程控制和信息反饋，自動控制運行焊接過程。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，其特征在于,真空箱內(nèi)的電池腔體的數(shù)量為I 10個。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，其特征在于，定位套(2)對電池殼體外圓圓整度小于Imm范圍內(nèi)進行復(fù)位調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，其特征在于，焊接的電池的精度在±0. Imm以內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，其特征在于，在當(dāng)前的電池焊接完成后，轉(zhuǎn)塊(4)左移脫離固定套(5)回至原位，右端頂出機構(gòu)(8) 的推桿伸出將電池端蓋脫出定位套(2)，隨即推桿縮回，旋轉(zhuǎn)托架(I)旋轉(zhuǎn)一個角度以焊接下一個電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈉硫電池制備用真空激光焊接機精度制控裝置，用本發(fā)明的裝置完成的鈉硫電池的焊接可提高電池的密封性能，保證了電池的安全性，為鈉硫電池的安全使用提供了保證。其技術(shù)方案為裝置包括旋轉(zhuǎn)托架、定位套、耦合傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)塊、固定套、鉸鏈鎖緊機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、頂出機構(gòu)、以及控制傳動機構(gòu)，其中在真空箱內(nèi)的電池腔體中依次裝入多個電池，通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)和控制傳動機構(gòu)的電機將耦合傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)塊對準(zhǔn)插入電池的固定套配合槽，使電池與端蓋完全耦合，回轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動電池勻速轉(zhuǎn)動，定位套固定端蓋，電池筒推到與端蓋配置位置進行焊接以使焊接軌跡位置一定。
文檔編號B23K26/08GK102601524SQ20111002301
公開日2012年7月25日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者婁曉東, 曹佳弟, 溫兆銀, 鄒曉易, 韓金鐸 申請人:上海市電力公司, 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所