CN104439727B - 用于电池激光焊接的夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于电池激光焊接的夹具，包括定位治具及夹具主体；定位治具凹陷地形成有容纳电芯且一端开口的定位槽及位于定位槽开口侧并容纳PCM板的卡位；夹具主体包括压紧定位组件、固定板及与激光焊接机固定的定位座、直线驱动装置、安装板，定位座设置容纳定位治具的定位区间，直线驱动装置位于定位座与安装板之间并具有上下滑动的输出端，固定板固定于安装板的上端，压紧定位组件包括安装座、弹性件及压爪，安装座上下滑动的设置于安装板，弹性件设置于安装座与固定板之间，压爪安装于安装座并具有开设通孔的抵压部。本夹具压紧过程只做直线滑动，定位精确，能提升焊接质量及最终产品性能，并且利用将夹具分为两部分，使得操作更加简单。

Description

用于电池激光焊接的夹具
技术领域
本发明涉及电池产品工装夹具技术领域，尤其涉及一种用于电池激光焊接的夹具。
背景技术
在手机电池生产过程中需要将电芯极耳与PCM板(保护板)焊接，这一焊接工序是电池生产过程中最为重要的环节之一，其焊接质量对最终产品性能有很大影响。而在焊接工序中，需要使用工装夹具对电芯极耳及PCM板进行定位及固定。
现有的激光焊接夹具在其顶面凹陷地形成有两个容纳电芯的凹槽，而在两个凹槽的同一端分别形成有容纳PCM板的卡位，夹具上还安装有两个分别与两个凹槽对应的快速翻转夹，快速翻转夹的一端枢接在夹具本体上，另一端装有固定块，且固定块上装有两个分别压紧电芯极耳与PCM板焊接位置的压爪。这种激光焊接夹具在结构上存在缺陷，可能导致以下问题：
1.定位有偏差：夹具使用快速翻转夹压紧定位，合准下压时，由于快速翻转夹本身结构缺陷问题，会左右晃动，下压后压爪相对预定位置会有所偏差，即不能精确定位到焊接位置处，可能造成压爪部件挡到激光光斑，导致极耳与PCM板焊接位置处焊接不足，最终影响电池成品性格及质量；2.受力不均匀：现有夹具的快速翻转夹上的固定块设置有两个压爪部件，在下压时，存在一边压紧但另一边有缝隙的隐患，而未被压紧的极耳与PCM板焊接位置处会出现焊接不牢固而容易脱落的状况；3.操作步骤繁琐：操作时首先要将电芯与PCM板分别装入凹槽及卡位中，然后分别打下快速翻转夹，快速翻转夹带动压爪下压压紧并固定电芯极耳与PCM板焊接位置，然后再将夹具底部孔合准至激光焊接机机床上的定位柱并进行焊接，点焊完成后，先从激光焊接机机床上取出夹具，再分别打开快速翻转夹，取出完成焊接工序的两个电池组件，此过程操作步骤比较繁锁，耗用工时较高，影响生产效率。
针对现有技术中存在的以上缺陷，有必要提供一种新的用于电芯极耳与PCM板焊接的夹具。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的用于电芯极耳与PCM板焊接的夹具。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于电池激光焊接的夹具，包括定位治具及固定在激光焊接机上的夹具主体。所述定位治具的上端面凹陷地形成有至少一个容纳电芯的定位槽，所述定位槽的一端开口，所述定位治具还设置有位于所述定位槽开口的一侧并容纳PCM板的卡位。所述夹具主体包括定位座、直线驱动装置、安装板、固定板及至少两个压紧定位组件。所述定位座、直线驱动装置及安装板与激光焊接机固定，所述安装板向上立起，所述定位座的上端面设置容纳所述定位治具的定位区间，所述定位区间远离所述安装板的一侧开口。所述直线驱动装置位于所述定位座与所述安装板之间并具有朝上设置且可上下滑动的输出端。所述固定板固定于所述安装板的上端并由所述安装板向所述定位座延伸。至少两个所述压紧定位组件于所述安装板上并排设置，所述压紧定位组件包括安装座、弹性件及压爪。所述安装座上下滑动的设置于所述安装板并位于所述直线驱动装置的上方。所述弹性件设置于所述安装座与所述固定板之间并提供使所述安装座下滑的弹力。所述压爪可调节地安装于所述安装座，所述压爪具有向所述定位座延伸并与电芯的极耳对应且抵顶于PCM板上端的抵压部，所述抵压部开设呈上下贯穿设置的通孔。
与现有技术相比，本发明的夹具具有以下优点：
1.由于所述压紧定位组件利用上下滑动设置于所述安装板的所述安装座来安装所述压爪，因此在进行焊接作业之前所述安装座受所述弹性件弹力驱使沿直线下滑并带动所述压爪压紧定位电芯的极耳及PCM板焊接位置，这种压紧定位组件相比现有技术中需要翻转的快速翻转夹在结构上更加稳定，直线运动过程中不会出现左右晃动，定位更加精确，因此可以避免对激光光斑造成干扰，提升电芯极耳与PCM板的焊接质量，从而保障最终产品的性能。2.本发明夹具中针对每一个电芯设置有两个相互独立的所述压紧定位组件，而每一个所述压紧定位组件都具有能够精确定位并压紧电芯极耳与PCM板焊接位置的压爪，以此能够有效解决现有技术中快速翻转夹的一个固定块上两个压爪部件施力不均匀的问题，杜绝了极耳与PCM板焊接位置未被压紧导致焊接不牢固而容易脱落的状况。3.本发明用于电池激光焊接的夹具分为两部分，其中所述夹具主体直接固定于激光焊接机上，而所述定位治具则容纳定位电芯与PCM板，操作时先将装好电芯与PCM板的所述定位治具平行推入至所述夹具主体上的定位区间固定，然后通过所述直线驱动装置与压紧定位组件自动化配合，实现机械化自动压紧焊接位置操作，降低了对操作人员的技术水平要求。同时在完成焊接后只需取出所述定位治具更换电芯与PCM板，再将所述定位治具装入所述夹具主体即可，省略了现有夹具中需要不断开闭快速翻转夹及固定夹具的步骤，简化了操作流程，降低工时并提高了生产效率。
较佳地，所述定位座上端面靠近所述安装板的一端固定有长条状的挡板，所述定位座上端面的两侧还分别设置有第一挡块及第二挡块，所述第一挡块、挡板与第二挡块围成所述定位区间。
较佳地，所述定位治具上开设两所述定位槽及两所述卡位，所述夹具主体对应地设置有四个所述压紧定位组件。
较佳地，所述直线驱动装置为气缸，所述气缸的活塞杆朝上，所述气缸的活塞杆的上端固定有顶推板，所述活塞杆与所述顶推板组成所述直线驱动装置的输出端。在所述气缸的活塞杆上端固定顶推板，目的是增加所述直线驱动装置的输出端的面积，从而使得其对所述安装座的顶推更加平稳。
较佳地，所述安装板朝向所述直线驱动装置的一面具有上下延伸设置的导轨，所述安装座上下滑动地设置于所述导轨。
较佳地，所述压紧定位组件还包括一导杆，所述固定板设置有开口朝下的圆孔，所述导杆的上端滑动设置于所述圆孔内，所述导杆的下端抵顶于所述安装座或与所述安装座固定，所述弹性件是套设于所述导杆的压缩弹簧。设置所述导杆一方面有利于保持所述安装座的上下直线运动，另一方面可以将所述压缩弹簧保持于所述固定板与安装座之间。
具体地，所述安装座开设有朝上的盲孔，所述导杆的下端插入并抵于所述盲孔内。将导杆插入并抵于所述盲孔内的设置在结构上相比将所述导杆直接固定于所述安装座更加灵活。
更具体地，所述圆孔的下端与所述盲孔的上端分别沿径向扩张，所述压缩弹簧的上端插入并抵顶于所述圆孔内，所述压缩弹簧的下端插入并抵顶于所述盲孔内。
较佳地，所述压紧定位组件还包括压爪调节座，所述压爪调节座的一端固定于所述安装座朝向所述定位座的一面，所述压爪调节座的另一端朝所述安装座凸伸形成承载所述压爪的压爪安装部，所述压爪安装部沿平行于所述安装板的水平方向并排设置多个安装位，所述压爪可调节地固定至任一所述安装位。通过将所述压爪调节到不同的所述安装位，可以改变两个压爪之间的水平距离，从而使得所述夹具主体可以适用于不同大小、极耳距离不同的电芯。
具体地，所述安装位为上下贯穿设置的安装孔，所述压爪开设有上下贯穿设置的安装槽，一螺栓穿过所述安装孔及所述安装槽并将所述压爪固定于所述压爪安装部。
附图说明
图1是本发明用于电池激光焊接的夹具的立体图。
图2是本发明用于电池激光焊接的夹具的分解图。
图3是本发明夹具中定位治具的部分分解图。
图4是本发明夹具中夹具主体的侧视图。
图5是沿图4中A向的剖视图。
图6是本发明夹具中夹具主体的分解图。
图7是夹具主体中压紧定位组件的组成结构示意图。
图8是压爪下压PCM板及极耳的动作示意图。
具体实施方式
下面结合给出的说明书附图对本发明的较佳实施例作出描述。
如图1至图4及图7所示，本发明提供了一种用于电池激光焊接的夹具，包括定位治具1及固定在激光焊接机上的夹具主体2。所述定位治具1的上端面凹陷地形成有至少一个容纳电芯的定位槽10，所述定位槽10的一端开口，所述定位治具1还设置有位于所述定位槽10开口的一侧并容纳PCM板的卡位11。所述夹具主体2包括定位座20、直线驱动装置21、安装板221、固定板23及至少两个压紧定位组件24。所述定位座20、直线驱动装置21及安装板221与激光焊接机固定，所述安装板221向上立起，所述定位座20的上端面设置容纳所述定位治具1的定位区间200，所述定位区间200远离所述安装板221的一侧开口。所述直线驱动装置21位于所述定位座20与所述安装板221之间并具有朝上设置且可上下滑动的输出端。所述固定板23固定于所述安装板221的上端并由所述安装板221向所述定位座20延伸。至少两个所述压紧定位组件24于所述安装板221上并排设置，所述压紧定位组件24包括安装座241、弹性件242及压爪243。所述安装座241上下滑动的设置于所述安装板221并位于所述直线驱动装置21的上方。所述弹性件242设置于所述安装座241与所述固定板23之间并提供使所述安装座241下滑的弹力。所述压爪243可调节地安装于所述安装座241，所述压爪243具有向所述定位座20延伸并与电芯的极耳对应且抵顶于PCM板上端的抵压部243a，所述抵压部243a开设呈上下贯穿设置的通孔243b。
具体的，所述夹具主体2还包括底板25及电控盒22，所述压紧定位组件24还包括滑块244、导杆245及压爪调节座246。本实施例中所述定位治具1上开设了两所述定位槽10及两所述卡位11，而所述夹具主体2对应地设置有四个所述压紧定位组件24，四个所述压紧定位组件24分别两两地与所述定位治具1上的两个定位槽10对应，每个所述压紧定位组件24对应电芯的一个极耳。将所述定位槽10及卡位11的数量设置为两个，则所述定位治具1可以同时容纳两个电芯及两个PCM板，因此所述夹具每次可以提供两个电池组件进行焊接，提高作业效率。另外，所述直线驱动装置21的数量也为两个。
请参照图3，两个所述定位槽10于所述定位治具1的上端面并排且间隔设置，所述定位槽10凹陷的形状与需要进行焊接作业的电芯的形状对应。所述定位治具1于所述定位槽10开口处的侧壁凸出地形成有两个间隔的台阶状结构12，所述台阶状结构12包括一台阶平面121及一台阶竖面122，两所述台阶状结构12之间用螺丝等连接件安装有一限位板13，所述限位板13的下端凸伸且恰好插入两所述台阶状结构12之间的间隔，所述限位板13的上端与两所述台阶状结构12的两台阶竖面122形成所述卡位11，所述PCM板插入所述卡位11后承载于所述台阶平面121。
如图4所示，所述定位座20、直线驱动装置21及电控盒22由前往后地固定于所述底板25，所述电控盒22的壳体靠近所述直线驱动装置21的部分外壳作为所述安装板221，所述电控盒22与所述直线驱动装置21电连接以控制所述直线驱动装置21的动作。所述底板25可通过螺栓等连接件固定到焊接机床平台上，从而使所述夹具主体2的整体定位于焊接机床。
请参照图6，所述定位座20呈长方体结构，在所述定位座20上端面靠近所述安装板221的一端固定有长条状的挡板201，所述挡板201与所述安装板221平行，所述定位座20上端面的两侧还分别设置有与所述挡板201垂直的第一挡块202及第二挡块203，所述第一挡块202、挡板201与第二挡块203围成所述定位区间200。具体的，所述定位座20上端面设置所述第一挡块202处凹陷地形成沿所述挡板201的长度方向延伸的滑槽204，所述第一挡块202的下端凸出形成滑动容纳于所述滑槽204中的凸块202a。通过将所述凸块202a滑动设置于所述滑槽204中，可以使所述第一挡块202靠近或远离所述第二挡块203地滑动，从而改变两个挡块之间的距离，即改变了所述定位区间200的宽度，进而使得所述定位区间200可以容纳不同宽度的定位治具1。所述定位区间200还可以是直接凹陷地形成在所述定位座20的上表面，而不通过所述挡板201及第一挡块202、第二挡块203来设置。
继续参照图6并结合图5，两个所述直线驱动装置21平行于所述安装板221地并排设置并分别对应两个所述压紧定位组件24。所述直线驱动装置21具体的是一气缸，气缸具有两个朝上并同步运动的活塞杆211，在两个所述活塞杆211的上端固定有垂直于所述安装板221的顶推板212，顶推板212的作用是向上顶推所述压紧定位组件24中的所述安装座241。所述活塞杆211与所述顶推板212共同组成所述直线驱动装置21的输出端。当所述直线驱动装置21为气缸时，控制其动作的气管、电磁阀及相关线路等均可以设置于所述电控盒22内。另外，所述直线驱动装置21还可以是其他能够实现上下伸缩动作的机构，如电机与齿轮、齿条配合的机构。
结合图5至图7所示，四个所述压紧定位组件24于所述安装板221上并排设置，每一个所述压紧定位组件24包括了所述安装座241、弹性件242、压爪243、滑块244、导杆245及压爪调节座246。
所述安装板221朝向所述直线驱动装置21的一面设置有上下延伸并位于所述固定板23下方的四个导轨222，所述滑块244固定于述安装座241朝向所述安装板221的一侧并具有与所述导轨222对应的导槽244a，所述滑块244滑动套设至所述导轨222上使所述安装座241可以在所述安装板221上上下滑动。
所述固定板23设置有开口朝下并呈贯穿设置的圆孔230，所述安装座241开设有朝上的盲孔241a，所述圆孔230的下端与所述盲孔241a的上端分别沿径向扩张使所述圆孔230及所述盲孔241a呈类似沉头孔的结构。所述导杆245的上端滑动设置于所述圆孔230内并插入所述圆孔230的上端直径较小的部分，所述导杆245的下端插入所述盲孔241a的下端直径较小的部分并抵顶于所述盲孔241a的底壁，所述弹性件242是套设于所述导杆245的压缩弹簧，且所述弹性件242的上端插入所述圆孔230的较大直径部分并抵于所述圆孔230内，所述弹性件242的下端插入所述盲孔241a的较大直径部分并抵于所述盲孔241a内。
所述压爪调节座246的一端固定于所述安装座241朝向所述定位座20的一面，所述压爪调节座246的另一端朝所述安装座241凸伸形成承载所述压爪243的压爪安装部246a，所述压爪安装部246a沿平行于所述安装板221的水平方向并排设置多个安装位，具体的，所述安装位是上下贯穿设置的安装孔246b。所述压爪243包括一个长方体结构的本体及由该本体延伸出的所述抵压部243a，所述压爪243的本体开设有上下贯穿设置的安装槽243c，一螺栓穿过所述安装槽243c及其中一个所述安装孔246b以将所述压爪243可以调节地安装到所述压爪安装部246a。通过将所述压爪243安装到不同的所述安装孔246b，可以调整所述压爪243的水平位置，从而调整两个相邻所述压紧定位组件24的压爪243之间的距离，使其能够适应不同的待焊接电芯的两个极耳之间的距离。
较佳地，由于激光焊接机的聚焦光斑直径是由大到小，为了聚光提升焊接质量，在所述抵压部243a开设的所述通孔243b的上端进行倒角设计。
以下结合附图，介绍本夹具的工作过程：
将两个待焊接的电芯3及PCM板4定位于所述定位治具1中，启动两个所述直线驱动装置21，两个所述直线驱动装置21同步地将四个所述安装座241往上顶推，顶推过程中所述导杆245在所述安装座241驱使下往上深入所述圆孔230内同时所述弹性件242被压缩。然后将所述定位治具1由所述定位区间200的开口处装入所述定位区间200内使其定位于所述夹具主体2上。启动开关，使所述直线驱动装置21的输出端往下缩回，所述安装座241受所述弹性件242的弹力驱使下滑，所述压爪243跟随所述安装座241下滑并压紧定位电芯3极耳与PCM板4焊接位置，压紧后，激光焊接机启动开始进行自动焊接作业。焊接完成后，重新启动所述直线驱动装置21推动所述安装座241上滑，将所述定位治具1从所述夹具主体2上取下并将焊接完成的电池组件取出。然后便可以换上新的待焊接电芯3及PCM板4以重复进行下一次焊接作业。以上所述直线驱动装置21的动作与激光焊接机的启动可藉由所述电控盒22的控制而实现自动化配合。
与现有技术相比，本发明的夹具具有以下优点：
一.由于所述压紧定位组件24利用上下滑动设置于所述安装板221的所述安装座241来安装所述压爪243，因此在进行焊接作业之前所述安装座241受所述弹性件242弹力驱使沿直线下滑并带动所述压爪243压紧定位电芯3的极耳及PCM板4焊接位置，这种压紧定位组件24相比现有技术中需要翻转的快速翻转夹在结构上更加稳定，直线运动过程中不会出现左右晃动，定位更加精确，因此可以避免对激光光斑造成干扰，提升电芯3极耳与PCM板4的焊接质量，从而保障最终产品的性能。
二.本发明夹具中针对每一个电芯3设置有两个相互独立的所述压紧定位组件24，而每一个所述压紧定位组件24都具有能够精确定位并压紧电芯3极耳与PCM板4焊接位置的压爪243，以此能够有效解决现有技术中快速翻转夹的一个固定块上两个压爪243部件施力不均匀的问题，杜绝了极耳与PCM板4焊接位置未被压紧导致焊接不牢固而容易脱落的状况。
三.本发明用于电池激光焊接的夹具分为两部分，其中所述夹具主体2直接固定于激光焊接机上，而所述定位治具1则容纳定位电芯3与PCM板4，操作时先将装好电芯3与PCM板4的所述定位治具1平行推入至所述夹具主体2上的定位区间200固定，然后通过所述直线驱动装置21与压紧定位组件24自动化配合，实现机械化自动压紧焊接位置操作，降低了对操作人员的技术水平要求。同时在完成焊接后只需取出所述定位治具1更换电芯3与PCM板4，再将所述定位治具1装入所述夹具主体2即可，省略了现有夹具中需要不断开闭快速翻转夹及固定夹具的步骤，简化了操作流程，降低工时并提高了生产效率。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，其作用是方便本领域的技术人员理解并据以实施，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种用于电池激光焊接的夹具，所述夹具包括定位治具，所述定位治具的上端面凹陷地形成有至少一个容纳电芯的定位槽，其特征在于：所述夹具还包括固定在激光焊接机上的夹具主体；
所述定位槽的一端开口，所述定位治具还设置有位于所述定位槽开口的一侧并容纳PCM板的卡位；
所述夹具主体包括定位座、直线驱动装置、安装板、固定板及至少两个压紧定位组件，所述定位座、直线驱动装置及安装板与激光焊接机固定，所述安装板向上立起，所述定位座的上端面设置容纳所述定位治具的定位区间，所述定位区间远离所述安装板的一侧开口，所述直线驱动装置位于所述定位座与所述安装板之间并具有朝上设置且可上下滑动的输出端，所述固定板固定于所述安装板的上端并由所述安装板向所述定位座延伸，至少两个所述压紧定位组件于所述安装板上并排设置，所述压紧定位组件包括安装座、弹性件及压爪，所述安装座上下滑动的设置于所述安装板并位于所述直线驱动装置的上方，所述弹性件设置于所述安装座与所述固定板之间并提供使所述安装座下滑的弹力，所述压爪可调节地安装于所述安装座，所述压爪具有向所述定位座延伸并与电芯的极耳对应且抵顶于PCM板上端的抵压部，所述抵压部开设呈上下贯穿设置的通孔。
2.如权利要求1所述的用于电池激光焊接的夹具，其特征在于：所述定位座上端面靠近所述安装板的一端固定有长条状的挡板，所述定位座上端面的两侧还分别设置有第一挡块及第二挡块，所述第一挡块、挡板与第二挡块围成所述定位区间。
3.如权利要求1所述的用于电池激光焊接的夹具，其特征在于：所述定位治具上开设两所述定位槽及两所述卡位，所述夹具主体对应地设置有四个所述压紧定位组件。
4.如权利要求1所述的用于电池激光焊接的夹具，其特征在于：所述直线驱动装置为气缸，所述气缸的活塞杆朝上，所述气缸的活塞杆的上端固定有顶推板，所述活塞杆与所述顶推板组成所述直线驱动装置的输出端。
5.如权利要求1所述的用于电池激光焊接的夹具，其特征在于：所述安装板朝向所述直线驱动装置的一面具有上下延伸设置的导轨，所述安装座上下滑动地设置于所述导轨。
6.如权利要求1所述的用于电池激光焊接的夹具，其特征在于：所述压紧定位组件还包括一导杆，所述固定板设置有开口朝下的圆孔，所述导杆的上端滑动设置于所述圆孔内，所述导杆的下端抵顶于所述安装座或与所述安装座固定，所述弹性件是套设于所述导杆的压缩弹簧。
7.如权利要求6所述的用于电池激光焊接的夹具，其特征在于：所述安装座开设有朝上的盲孔，所述导杆的下端插入并抵于所述盲孔内。
8.如权利要求7所述的用于电池激光焊接的夹具，其特征在于：所述圆孔的下端与所述盲孔的上端分别沿径向扩张，所述压缩弹簧的上端插入并抵顶于所述圆孔内，所述压缩弹簧的下端插入并抵顶于所述盲孔内。
9.如权利要求1所述的用于电池激光焊接的夹具，其特征在于：所述压紧定位组件还包括压爪调节座，所述压爪调节座的一端固定于所述安装座朝向所述定位座的一面，所述压爪调节座的另一端朝所述安装座凸伸形成承载所述压爪的压爪安装部，所述压爪安装部沿平行于所述安装板的水平方向并排设置多个安装位，所述压爪可调节地固定至任一所述安装位。
10.如权利要求9所述的用于电池激光焊接的夹具，其特征在于：所述安装位为上下贯穿设置的安装孔，所述压爪开设有上下贯穿设置的安装槽，一螺栓穿过所述安装孔及所述安装槽并将所述压爪固定于所述压爪安装部。
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