CN106270348A - 一种具有加热功能的电池铆接装置及其铆接方法 - Google Patents

一种具有加热功能的电池铆接装置及其铆接方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电池铆接技术领域，特别涉及一种具有加热功能的电池铆接装置及其铆接方法，该电池铆接装置，包括固定钳(1)、固定冲头(2)、活动钳(3)、活动冲头(4)、电机及传动机构总成(5)和安装部(6)；固定钳(1)的后端设置安装部(6)，前端设置固定冲头(2)；在固定钳(1)的后部设置有电机及传动机构总成(5)；活动冲头(4)包括冲头壳体(12)、冲头顶盖(13)、加热冲头(14)、运动套筒(15)、垫片(16)、回位弹簧(17)、第二固定螺栓组件(182)和排气孔(19)；冲头壳体(12)与冲头顶盖(13)气密连接，两者形成下开口的密封空腔，加热的供电线路(10)从活动钳(3)上端经过，并与连接加热冲头(14)连接。

Description

一种具有加热功能的电池铆接装置及其铆接方法
技术领域
本发明属于电池铆接技术领域，特别涉及一种具有加热功能的电池铆接装置及其铆接方法。
背景技术
动力电池的连接方式主要以激光焊接为主，制成的电池模组无法将极耳和连接件进行无损拆卸，进行二次使用。当使用一种可加热变形且具有优秀导电能力的特种铆钉(下文简述为特种铆钉)，将极耳和连接件铆接起来，既能保证工作强度和导电性，又可以再次加热变形回收，将极耳完好地分离。
目前铆接装置大范围使用在汽车和航空等领域，是车架、机身板材连接的重要设备，其工作原理是通过很大的载荷作用在铆钉上，压扁使其最终形成一种双向固定结构。这种装置在对电池极耳和连接件铆接时，由于极耳很薄，在铆钉压实后，很大的载荷会不可避免地损伤极耳，影响电池性能的发挥。而且当前使用的铆接冲头没有加热功能，不能将上述特种铆钉熔化，形成特定的形状或者均匀覆盖特定的区域，导致内阻较大。另外，提供大载荷则需要相应的液压装置等，空间过大，不适用于电池模组内对上述极耳的连接工艺。
综上所述，为了使这种特种铆钉有效地连接多个极耳，保证材料均匀、有效贴合极耳，且结构紧凑、占用空间小，提供一种具有加热功能、便于极耳的连接的工装是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于电池使用特种铆钉安装时，可对冲头加热的具有加热功能的电池铆接装置。
本发明的另一目的在于提出使用具有加热功能的电池铆接装置进行铆接的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种具有加热功能的电池铆接装置，包括固定钳1、固定冲头2、活动钳3、活动冲头4、电机及传动机构总成5和安装部6；
固定钳1的后端设置安装部6，固定钳1的前端设置固定冲头2；固定钳1的中部设有安装孔7；在固定钳1上位于安装孔7的后部设置有电机及传动机构总成5；
活动钳3由调节臂31和连接梁32一体成型，连接梁32的前端设置活动冲头4，该活动冲头4的中心轴线与固定冲头2的中心轴线重合；调节臂31通过固定钳1上的安装孔7插入固定钳1内，调节臂31垂直于固定钳1；
调节臂31的前侧开有导向槽8；在固定钳1上设置与导向槽8对应的导向凸台9，导向凸台9布置在导向槽8内；
调节臂31的后侧设置有齿条11，该齿条11与电机及传动机构总成5的输出齿轮啮合；
活动冲头4包括冲头壳体12、冲头顶盖13、加热冲头14、运动套筒15、垫片16、回位弹簧17、第二固定螺栓组件182和排气孔19；
冲头壳体12与冲头顶盖13气密连接，两者形成下开口的密封空腔，冲头壳体12底部具有向内突起部，冲头壳体12上开有排气孔19，该排气孔19与所述密封空腔连通；
加热冲头14设置在冲头壳体12和冲头顶盖13形成的具有下开口的密封空腔内，加热冲头14的上端外表面设有反向螺纹232，加热冲头14通过反向螺纹232与冲头顶盖13旋紧，冲头顶盖13和加热冲头14通过第二固定螺栓组件182进一步紧固；
连接梁32的前端与活动冲头4中的冲头壳体12刚性连接；
垫片16、回位弹簧17和运动套筒15从上至下套在加热冲头14上，并置于冲头壳体12和冲头顶盖13形成的具有下开口的密封空腔内，运动套筒15、冲头壳体12和加热冲头14具有一致的同轴度；
加热的供电线路10从活动钳3上端经过，并与连接加热冲头14连接。
第二固定螺栓组件182上设有螺纹231，第二固定螺栓组件182上的螺纹231旋向与加热冲头14上的反向螺纹232相反，形成互锁。
冲头顶盖13和冲头壳体12通过多个第一固定螺栓组件181进一步紧固。
通过三个沿冲头壳体12的外表面互呈120°角的第一固定螺栓组件181将冲头顶盖13和冲头壳体12紧固。
第一固定螺栓组件181、第二固定螺栓组件182分别包括螺栓、弹簧垫圈及平垫圈。
加热冲头14为电阻加热形式，加热冲头14的底端为一凹面。
一种使用所述的具有加热功能的电池铆接装置进行铆接的方法，包括如下步骤：
a.在组装电池模组时，电池极耳20应和连接件21贴合，特种铆钉22穿过电池极耳20和连接件21，张开固定钳1和活动钳3至预先确定的距离，所述距离大于电池极耳20、连接件21和特种铆钉22的总高度；
b.将固定冲头2与特种铆钉22已成型的尾部对齐并压实，活动冲头4通过电机及传动机构总成5驱动，沿预先确定的进给方向向特种铆钉22头部靠近；
c.靠近过程中，运动套筒15首先达到预定位置，顶住极耳20或连接件21，起到定位作用，与此同时，加热冲头14加热至工作温度，活动冲头4随着活动钳3的移动，加热冲头14弧面开始接触特种铆钉22头部并将其加热熔化，推动熔化的材料向进给方向堆积，气体沿加热冲头14和运动套筒15之间的间隙从排气孔19排出，最终加热冲头14压至指定位置，特殊铆钉22的材料填满整个弧面，并与极耳20、连接件21良好贴合；
d.电机及传动机构总成5带动活动钳3开始远离极耳20、连接件21，加热冲头14切断电流停止加热，并脱离已成形的特殊铆钉22头部，具有高温的铆钉头通过接触运动套筒15和周围空气对外散热，冷凝至最终形状后，运动套筒15与特殊铆钉22分离，铆接装置张开至预先确定的距离并退出，完成铆接作业。
本发明的有益效果在于：
1.该装置的铆接冲头具有加热功能，可将特种铆钉加热熔化变形，铆钉在熔化、压缩过程中，材料得到均匀混合，且与极耳、连接件良好接触，导电性好；
2.特种铆钉熔化后，铆接所需的载荷很小，挤压时不会损伤极耳；
3.该装置冲头是将特种铆钉熔化掉的一端进行挤压，所以即使铆钉和冲头不在同一轴线也可正常作业，不会发生跑偏，提高了作业灵活性；
4.由于载荷小，可使用小型电机精确控制铆接进给量；
5.冲头带有运动套筒，便于定位和对被加热的铆钉冷却，提高作业效率；
6.冲头、钳体体积小，不需要大型动力源，方便在电池模组狭小环境中作业。
附图说明
图1为本发明具有加热功能的电池铆接装置的立体视图；
图2为本发明具有加热功能的电池铆接装置中间部分的剖视图；
图3为本发明的活动冲头4的剖视图；
图4为本发明开始铆接时的示意图；
图5为本发明在铆接过程中，运动套筒15到达指定位置时的剖视图；
图6为本发明在铆接过程中，加热冲头14开始熔化特殊铆钉时的剖视图；
图7为本发明在铆接过程中，特殊铆钉完成熔化挤压定型时的剖视图；
图8为本发明的活动冲头4停止加热并退出作业面时的剖视图。
附图标记：
1固定钳 2固定冲头
3活动钳 4活动冲头
5电机及传动机构总成 6安装部
7安装孔 8导向槽
9导向凸台 10供电线路
11齿条 12冲头壳体
13冲头顶盖 14加热冲头
15运动套筒 16垫片
17回位弹簧 181第一固定螺栓组件
182第二固定螺栓组件
19排气孔 20极耳
21连接件 22特种铆钉
231螺纹 232反向螺纹
31调节臂 32连接梁
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1、图2所示，一种具有加热功能的电池铆接装置，包括固定钳1、固定冲头2、活动钳3、活动冲头4、电机及传动机构总成5和安装部6。
固定钳1的后端设置安装部6，用于连接外部机械臂或工装装置。固定钳1的前端设置固定冲头2。固定钳1的中部设有安装孔7。在固定钳1上、位于安装孔7的后部设置有电机及传动机构总成5。
活动钳3由调节臂31和连接梁32一体成型，连接梁32的前端设置活动冲头4，该活动冲头4的中心轴线与固定冲头2的中心轴线重合。调节臂31通过固定钳1上的安装孔7插入固定钳1内，调节臂31垂直于固定钳1。
调节臂31的前侧开有导向槽8。在固定钳1上设置与导向槽8对应的导向凸台9，导向凸台9布置在导向槽8内，用于将活动钳3的调节臂31和固定钳1相互定位，保证只按单一方向运动。
调节臂31的后侧设置有齿条11，该齿条11与电机及传动机构总成5的输出齿轮啮合，通过电机及传动机构总成5的输出齿轮控制调节臂31的垂直运动，用于控制活动钳3的进给方向和进给量。
由图3所示，活动冲头4包括冲头壳体12、冲头顶盖13、加热冲头14、运动套筒15、垫片16、回位弹簧17、第一固定螺栓组件181、第二固定螺栓组件182和排气孔19。
其中，第一固定螺栓组件181、第二固定螺栓组件182分别包括螺栓、弹簧垫圈及平垫圈。
冲头壳体12与冲头顶盖13气密连接，两者形成下开口的密封空腔，冲头顶盖13和冲头壳体12通过多个第一固定螺栓组件181进一步紧固。优选地，通过三个沿冲头壳体12的外表面互呈120°角的第一固定螺栓组件181将冲头顶盖13和冲头壳体12紧固。冲头壳体12底部具有向内突起部。冲头壳体12上开有排气孔19，该排气孔19与所述密封空腔连通。
加热冲头14设置在冲头壳体12和冲头顶盖13形成的具有下开口的密封空腔内，加热冲头14的上端外表面设有反向螺纹232，加热冲头14通过反向螺纹232与冲头顶盖13旋紧，冲头顶盖13和加热冲头14通过第二固定螺栓组件182进一步紧固。第二固定螺栓组件182上设有螺纹231，第二固定螺栓组件182上的螺纹231旋向与加热冲头14上的反向螺纹232相反，形成互锁。
连接梁32的前端与活动冲头4中的冲头壳体12刚性连接。
垫片16、回位弹簧17和运动套筒15从上至下套在加热冲头14上，并置于冲头壳体12和冲头顶盖13形成的具有下开口的密封空腔内，运动套筒15、冲头壳体12和加热冲头14具有一致的同轴度，运动套筒15能够在密封空腔内上下移动，受外界压力可向上回缩，无压力时回位弹簧17会将其推至下止点，被冲头壳体12底部具有的向内突起部顶住。
加热冲头14为电阻加热形式。加热冲头14的底端为一凹面，其形状与特种铆接最终成型的表面一致。
加热冲头14还可以根据铆钉具体应用情况设计成方形、椭圆形等其他形状。
加热的供电线路10从活动钳3上端经过，并与连接加热冲头14连接。
一种使用具有加热功能的电池铆接装置进行铆接的方法，包括如下步骤：
a.由图4所示，在组装电池模组时，电池极耳20和连接件21贴合，特种铆钉22穿过电池极耳20和连接件21。本发明具有加热功能的电池铆接装置首先张开固定钳1和活动钳3至预先确定的距离，所述距离大于电池极耳20、连接件21和特种铆钉22的总高度。
b.由图5所示，首先将固定冲头2与特种铆钉22已成型的尾部对齐并压实，活动冲头4通过电机及传动机构总成5驱动，沿预先确定的进给方向向特种铆钉22头部靠近。
c.由图6所示，靠近过程中，运动套筒15首先达到预定位置，顶住极耳20或连接件21，起到定位作用。与此同时，由图7所示，输入电流给加热冲头14加热至工作温度。活动冲头4随着活动钳3的移动，加热冲头14弧面开始接触特种铆钉22头部并将其加热熔化，推动熔化的材料向进给方向堆积，气体沿加热冲头14和运动套筒15之间的间隙从排气孔19排出，以保持内部压力平衡，最终加热冲头14压至指定位置，特殊铆钉22的材料填满整个弧面，并与极耳20、连接件21良好贴合。
d.由图8所示，电机及传动机构总成5带动活动钳3开始远离极耳20、连接件21，加热冲头14切断电流停止加热，并脱离已成型的特殊铆钉22头部，具有高温的铆钉头通过接触运动套筒15和周围空气迅速对外散热，冷凝至最终形状后，运动套筒15与特殊铆钉22分离，铆接装置张开至合适距离并退出，完成铆接作业。
基于上述实施例，本发明所提供一种铆接装置还可以根据电池铆接数量增加多个钳体和冲头，共用电机及传动机构总成5同时进给运动，原理上述实施例一致，不再过多阐述。
除了上述实施例所提供的加热冲头、铆接装置，本发明还提供一种包括上述实施例公开的机械臂，该机械臂包括加热冲头、铆接装置，其具体构造和特征请参考上述各个实施例，该机械臂由于设置了上述加热冲头、铆接装置，安装简便且结构合理，该机械臂的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

Claims (7)

1.一种具有加热功能的电池铆接装置，其特征在于：包括固定钳(1)、固定冲头(2)、活动钳(3)、活动冲头(4)、电机及传动机构总成(5)和安装部(6)；
固定钳(1)的后端设置安装部(6)，固定钳(1)的前端设置固定冲头(2)；固定钳(1)的中部设有安装孔(7)；在固定钳(1)上位于安装孔(7)的后部设置有电机及传动机构总成(5)；
活动钳(3)由调节臂(31)和连接梁(32)一体成型，连接梁(32)的前端设置活动冲头(4)，该活动冲头(4)的中心轴线与固定冲头(2)的中心轴线重合；调节臂(31)通过固定钳(1)上的安装孔(7)插入固定钳(1)内，调节臂(31)垂直于固定钳(1)；
调节臂(31)的前侧开有导向槽(8)；在固定钳(1)上设置与导向槽(8)对应的导向凸台(9)，导向凸台(9)布置在导向槽(8)内；
调节臂(31)的后侧设置有齿条(11)，该齿条(11)与电机及传动机构总成(5)的输出齿轮啮合；
活动冲头(4)包括冲头壳体(12)、冲头顶盖(13)、加热冲头(14)、运动套筒(15)、垫片(16)、回位弹簧(17)、第二固定螺栓组件(182)和排气孔(19)；
冲头壳体(12)与冲头顶盖(13)气密连接，两者形成下开口的密封空腔，冲头壳体(12)底部具有向内突起部，冲头壳体(12)上开有排气孔(19)，该排气孔(19)与所述密封空腔连通；
加热冲头(14)设置在冲头壳体(12)和冲头顶盖(13)形成的具有下开口的密封空腔内，加热冲头(14)的上端外表面设有反向螺纹(232)，加热冲头(14)通过反向螺纹(232)与冲头顶盖(13)旋紧，冲头顶盖(13)和加热冲头(14)通过第二固定螺栓组件(182)进一步紧固；
连接梁(32)的前端与活动冲头(4)中的冲头壳体(12)刚性连接；
垫片(16)、回位弹簧(17)和运动套筒(15)从上至下套在加热冲头(14)上，并置于冲头壳体(12)和冲头顶盖(13)形成的具有下开口的密封空腔内，运动套筒(15)、冲头壳体(12)和加热冲头(14)具有一致的同轴度；
加热的供电线路(10)从活动钳(3)上端经过，并与连接加热冲头(14)连接。
2.根据权利要求1所述的具有加热功能的电池铆接装置，其特征在于：
第二固定螺栓组件(182)上设有螺纹(231)，第二固定螺栓组件(182)上的螺纹(231)旋向与加热冲头(14)上的反向螺纹(232)相反，形成互锁。
3.根据权利要求1所述的具有加热功能的电池铆接装置，其特征在于：
冲头顶盖(13)和冲头壳体(12)通过多个第一固定螺栓组件(181)进一步紧固。
4.根据权利要求3所述的具有加热功能的电池铆接装置，其特征在于：
通过三个沿冲头壳体(12)的外表面互呈120°角的第一固定螺栓组件(181)将冲头顶盖(13)和冲头壳体(12)紧固。
5.根据权利要求3所述的具有加热功能的电池铆接装置，其特征在于：
第一固定螺栓组件(181)、第二固定螺栓组件(182)分别包括螺栓、弹簧垫圈及平垫圈。
6.根据权利要求1所述的具有加热功能的电池铆接装置，其特征在于：
加热冲头(14)为电阻加热形式，加热冲头(14)的底端为一凹面。
7.一种使用上述权利要求之一所述的具有加热功能的电池铆接装置进行铆接的方法，其特征在于：包括如下步骤：
a.在组装电池模组时，电池极耳(20)应和连接件(21)贴合，特种铆钉(22)穿过电池极耳(20)和连接件(21)，张开固定钳(1)和活动钳(3)至预先确定的距离，所述距离大于电池极耳(20)、连接件(21)和特种铆钉(22)的总高度；
b.将固定冲头(2)与特种铆钉(22)已成型的尾部对齐并压实，活动冲头(4)通过电机及传动机构总成(5)驱动，沿预先确定的进给方向向特种铆钉(22)头部靠近；
c.靠近过程中，运动套筒(15)首先达到预定位置，顶住极耳(20)或连接件(21)，起到定位作用，与此同时，加热冲头(14)加热至工作温度，活动冲头(4)随着活动钳(3)的移动，加热冲头(14)弧面开始接触特种铆钉(22)头部并将其加热熔化，推动熔化的材料向进给方向堆积，气体沿加热冲头(14)和运动套筒(15)之间的间隙从排气孔(19)排出，最终加热冲头(14)压至指定位置，特殊铆钉(22)的材料填满整个弧面，并与极耳(20)、连接件(21)良好贴合；
d.电机及传动机构总成(5)带动活动钳(3)开始远离极耳(20)、连接件(21)，加热冲头(14)切断电流停止加热，并脱离已成形的特殊铆钉(22)头部，具有高温的铆钉头通过接触运动套筒(15)和周围空气对外散热，冷凝至最终形状后，运动套筒(15)与特殊铆钉(22)分离，铆接装置张开至预先确定的距离并退出，完成铆接作业。
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