CN110931886A - 圆柱电池底焊插针装置及底焊插针方法 - Google Patents

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吕婷
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Abstract

本发明属于电池制造设备技术领域，尤其涉及一种圆柱电池底焊插针装置及底焊插针方法，圆柱电池底焊插针装置包括：扩孔针，包括至少两个针壳，各所述针壳内分别活动设置有活动件；充气机构，用于向所述针壳内充气，使各所述针壳内的活动件从针壳伸出并相抵，各所述针壳散开并形成扩孔，从而使焊针能插入所述扩孔内并插入至卷芯的底部以进行底焊。本发明实施例提供的圆柱电池底焊插针装置，充气机构向针壳充气后，扩孔针通过气涨作用在卷芯内实现扩孔功能，完成充气后，各针壳散开形成扩孔，焊针可通过该扩孔插入直至插入到卷芯的底部，进而完成底焊操作，底焊装置整体结构简单，插针操作便捷，扩孔后不会发生插针不良的现象，底焊良率大大提高。

Description

圆柱电池底焊插针装置及底焊插针方法
技术领域
本发明属于电池制造设备技术领域，尤其涉及一种圆柱电池底焊插针装置及底焊插针方法。
背景技术
随着自动化程度的提高，锂离子电池的生产效率得到了很大的提升。但是，仍有一些工序在自动化的过程中存在很多问题，例如圆柱锂离子电池在卷绕入壳后，需要进行底焊工序，底焊工序是将焊针从电芯的中心孔插入到底部，进行电阻焊。现有的自动入壳机虽然包含自动插针工序，但是圆柱型锂离子电池卷绕的卷针一般在3.5-4mm左右，中心孔直径较小，焊针直径通常为2.5mm左右，易造成自动插针不良，从而导致底焊不良率较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种圆柱电池底焊插针装置，旨在解决现有技术中的圆柱电池底焊设备插针不良导致的底焊不良较高的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种圆柱电池底焊插针装置，包括：
扩孔针，包括至少两个针壳，各所述针壳内分别活动设置有活动件；
充气机构，用于向所述针壳内充气，使各所述针壳内的活动件从针壳伸出并相抵，各所述针壳散开并形成扩孔，从而使焊针能插入所述扩孔内并插入至卷芯的底部以进行底焊。
进一步地，所述扩孔针的横截面呈圆形，所述扩孔针呈变径结构且直径从上至下逐渐减小。
进一步地，所述扩孔针设有两个所述针壳，所述针壳内形成有与所述充气机构连通的内腔，所述内腔中活动设置有所述活动件。
进一步地，所述活动件为活动嵌设于所述内腔的滑块。
进一步地，所述针壳的横截面呈半圆形，所述滑块为四面体，所述滑块中的一个面完全收容于所述针壳内并形成限位面，两所述针壳相对的内壁的对应位置分别开设有通孔，所述通孔与所述内腔连通，所述充气机构向所述内腔充气时所述滑块从所述通孔伸出，所述通孔的孔壁与所述滑块其余的三个面分别相契合，所述限位面的面积大于所述通孔的纵截面面积，使所述滑块的一端形成限位端，以防止所述滑块从所述针壳脱。
进一步地，各所述针壳散开后，所述扩孔针的宽度为4.5mm～5mm。
进一步地，所述圆柱电池底焊插针装置还包括弹性抵紧件，所述弹性抵紧件包括压块和连接于所述压块远离所述针壳的一侧的预紧弹簧，所述预紧弹簧将所述压块抵紧于所述针壳的侧壁上，以使所述扩孔针的中心轴线与卷芯的插孔的中心轴线在底焊过程中保持同轴。
进一步地，所述充气机构设有充气阀和泄气阀，所述充气阀打开时所述充气机构向所述扩孔针内充气，使所述扩孔针的各针壳涨开，所述泄气阀打开时，各所述针壳在所述弹性抵紧件的弹性抵持作用下聚拢闭合，所述活动件缩回对应的所述针壳内。
本发明的另一目的在于提供一种圆柱电池底焊插针方法，使用上述圆柱电池底焊插针装置，包括以下步骤：
将所述扩孔针插入卷芯的中心孔内；
控制所述充气机构对所述扩孔针的针壳内进行充气，使各所述针壳之间形成的扩孔能适于焊针的插入；
将焊针插入所述扩孔针的扩孔内，直至插入卷芯的底部。
进一步地，将焊针插入所述扩孔针的扩孔至所述滑块的上方时，控制所述充气机构排掉各所述针壳内的一部分气体，以使所述焊针在扩孔内继续向下插入时，所述焊针抵顶各所述滑块，使所述滑块能向对应的针壳内移动，进而使所述焊针能顺利地插入至卷芯的底部。
本发明的有益效果：本发明的圆柱电池底焊插针装置，设有扩孔针，扩孔针的各针壳内分别活动设置有活动件，充气机构向针壳充气后，扩孔针通过气涨作用在卷芯内实现扩孔功能，完成充气后，各针壳散开形成扩孔，焊针可通过该扩孔插入直至插入到卷芯的底部，进而完成底焊操作，底焊装置整体结构简单，插针操作便捷，扩孔后不会发生插针不良的现象，底焊良率大大提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为卷芯的俯视结构示意图；
图2为焊针的剖面图；
图3为本发明实施例提供的圆柱电池底焊插针装置中扩孔针气涨扩孔前的剖面图；
图4为沿图3中AA线的剖视图；
图5为本发明实施例提供的圆柱电池底焊插针装置中扩孔针气涨扩孔后的剖面图；
图6为沿图5中BB线的剖视图；
图7为图3所示圆柱电池底焊插针装置中扩孔针插入卷芯的剖面图；
图8为图3所示圆柱电池底焊插针装置中扩孔针插入卷芯且气涨扩孔后的剖面图；
图9为图3所示圆柱电池底焊插针装置焊针插入扩孔的剖面图；
图10为本发明实施例提供的圆柱电池底焊插针方法的流程框图。
其中，图中各附图标记：
10-卷芯；11-中心孔；20-焊针；30-扩孔针；31-针尖；32-针尾；301-扩孔；310-针壳；311-活动件；41-充气阀；42-泄气阀；50-弹性抵紧件；51-压块；52-预紧弹簧。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、图2所示，圆周电池的卷芯10在最内圈的中心孔11内，卷芯10的末端形成S形的卷带，该卷带使其最内圈分隔为两个部分，供插设的插孔较小，使用焊针20直接插孔，容易导致插针不良。如图7～9所示，本发明实施例提供的圆柱电池底焊插针装置，包括扩孔针30和充气机构(图未示)。扩孔针30包括至少两个针壳310，针壳310设有内腔，各针壳310的内腔中分别活动设置有活动件311。充气机构可以通过管道与扩孔针30的针壳310的内腔连通，充气机构也可以固定于扩孔针30上或嵌设于扩孔针30内，充气机构用于向扩孔针30的针壳310的内腔中充气，以使各针壳310内的活动件311从针壳310伸出并相抵，进而使各针壳310散开并形成扩孔301，如此完成在卷芯10的中心孔11的扩孔操作；完成扩孔操作后，焊针20可插入扩孔针30内的扩孔301中，由于气涨作用使扩孔针30的各针壳310之间形成扩孔301，焊针20能顺利插入扩孔301中，如此焊针20能便捷地插入至卷芯10的底部并完成底焊操作，省去卷绕机的扩孔工序，也能避免插针不良的现象发生，底焊良率大大提高。扩孔针30向卷芯10中心孔11的插孔操作、充气机构的充气操作及焊针20的插扩孔操作均可由驱动机构自动完成，这样，借助底焊装置能便捷地实现自动底焊操作。
本实施例提供的圆柱电池底焊插针装置，设有扩孔针30，扩孔针30的各针壳310内分别活动设置有活动件311，充气机构向针壳310充气后，扩孔针30通过气涨作用在卷芯10内实现扩孔功能，完成充气后，各针壳310散开形成扩孔301，焊针20可通过该扩孔301插入直至插入到卷芯10的底部，进而完成底焊操作，底焊装置整体结构简单，插针操作便捷，扩孔后不会发生插针不良的现象，底焊良率大大提高。
在一实施例中，如图3～6所示，扩孔针30的横截面呈圆形，扩孔针30呈变径结构且直径从上至下逐渐减小。扩孔针30在扩孔之间的横截面为圆形，充气进行扩孔操作后，各针壳310涨开形成便于焊针20插设的扩孔301，而扩孔针30是变径设置的，焊针20的针尖31比焊针20的针体更小，焊针20插入扩孔301的过程较为顺畅。
在一实施例中，扩孔针30涨开后的宽度为4.5mm～5mm。扩孔针30的一端为针尖31，另一端为针尾32，扩孔之前，扩孔针30的针尖31的直径为1mm，针尾32的直径小于等于3.5mm，焊针20的直径为2.5mm，如此，扩孔后，焊针20能较为容易地插入扩孔301。
在一实施例中，如图3、图4所示，扩孔针30设有两个针壳310，针壳310内形成有与充气机构连通的内腔，内腔中活动设置有活动件311。扩孔针30的两个针壳310可以是大小相同的两个半针，两个半针的横截面均呈圆形，充气前，两个半针抵靠在一起，两者呈闭合状态，各自的活动件311隐藏在内腔中；如图5、图6及图8所示，充气机构向各半针内充气后，两个半针的活动件311从内腔伸出并相抵，活动件311使两个半针在卷芯10的中心孔11内涨开，进而实现扩孔。
在一实施例中，如图3～6所示，活动件311为活动嵌设于针壳310内腔的滑块。可以理解地，活动件311也可以采用其它形状，如球形或类球形，内腔对应位置的轮廓适于该活动件311，并且在充气时，活动件311不会从针壳310的内腔中完全脱出。
在一实施例中，如图3～6所示，针壳310的横截面呈半圆形，两针壳310的大小轮廓相同，滑块整体呈四面体，各针壳310分别开设有轮廓相同的内腔，针壳310的收容腔的大小尺寸比滑块的大小尺寸大，以使滑块在收容腔内沿径向方向可滑动。当充气机构向针壳310内充气时，滑块的一端从收容腔中伸出与另一滑块的一端相抵，进而使两针壳310向相背离的方向移动，如此可将卷芯10插孔扩张，同时又可将焊针20插入两针壳310之间。
可以理解地，滑块也可以采用其它规则或不规则的形状，针壳310的内腔对应设置为轮廓适配的形状，以便于滑块的滑进滑出，各滑块滑出至预定位置时相抵，继续向外滑出时将抵顶各针壳310，使各针壳310扩散开，进而能完成扩孔的需求。
在一实施例中，如图3～6所示，针壳310的横截面呈半圆形，滑块为四面体，滑块其中的一个面完全收容于针壳310内并形成限位面，两针壳310相对的内壁的对应位置分别开设有通孔，充气机构向内腔充气时滑块从通孔伸出，通孔的孔壁与滑块其余的三个面分别相契合，限位面的面积设置为大于通孔的纵截面面积，进而使滑块的一端形成限位端，这样能防止滑块从针壳310脱出。
充气机构向两个针壳310内充气时，滑块逐渐从针壳310内侧壁的通孔中滑出，完成充气后，两针壳310的滑块移动至预定位置时，两个滑块相抵，继续充气，两滑块将两侧的针壳310继续向相反的方向推动，完成充气后，两滑块也完成了扩孔的操作，此时各针壳310间隔形成的扩孔适于焊针20的插入，使得焊针20的插入操作更为容易，不会因为孔径太小而导致焊针20变形或折断。
滑块远离限位面的一端可以设置有抵顶面(图未示)，如此，有利于提高防止两滑块相抵时的稳定性。抵顶面可以是与竖直方向平行的面，两个滑块的抵顶面也可以相互契合的曲折面或弧形面。
在一实施例中，如图7、图8所示，底焊装置还包括弹性抵紧件50，弹性抵紧件50外露于卷芯10，弹性抵紧件50包括压块51和连接于压块51远离针壳310的一侧的预紧弹簧52，预紧弹簧52将压块51抵紧于针壳310的侧壁上，以使扩孔针30的中心轴线与卷芯10的中心孔11的中心轴线在底焊过程中保持同轴布设的状态。
在一实施例中，如图5、图7及图8所示，充气机构设有充气阀41和泄气阀42，充气阀41打开时充气机构向扩孔针30内充气，使扩孔针30的各针壳310涨开，泄气阀42打开时，活动件311能缩回对应的针壳310内，以使各针壳310在弹性抵紧件50的弹性抵持作用下能聚拢闭合。
扩孔针30设置有两个相同的针壳310时，弹性抵紧件50也设有两个，充气阀41打开后，各针壳310在卷芯10内涨开，完成充气、焊针20插孔及底焊后，打开泄气阀42，两个针壳310由于弹性抵紧件50的弹性抵持作用再次聚拢闭合，两个针壳310内的活动件311缩回内腔中，扩孔针30回到初始状态。
结合参考图7～9及图1、图10，本发明实施例提供的圆柱电池底焊插针方法，利用上述实施例的圆柱电池底焊插针装置，包括以下步骤：
步骤S10：将扩孔针30插入卷芯10的中心孔11内。
步骤S20：控制充气机构对扩孔针30的针壳310内进行充气，使各针壳310之间形成的扩孔301能适于焊针20的插入。该步骤为扩孔的过程，具体地，对各针壳310充气后，针壳310内的滑块从针壳310伸出而相抵，从而使扩孔针30的各针壳310在卷芯10的中心孔11内涨开，使各针壳310之间形成的扩孔能适配于焊针20的尺寸，便于焊针20的插入，完成扩孔的需求。
步骤S30：将焊针20插入扩孔针30的扩孔301内。完成扩孔后，卷芯10移动至插焊针20的工位，焊针20对准扩孔针30的扩孔，然后控制驱动焊针20自动下降至预定位置，使焊针20完全插入扩孔直至卷芯10的底部。
完成插针操作后，将负极耳电阻焊于底壳，完成底焊操作。完成底焊操作后，将焊针20从扩孔针30内拔出，然后充气机构打开泄气阀42，对扩孔针30进行排气，完成排气后将扩孔针30从卷芯10的中心孔11内拔出。针壳310完全排气后，在预紧弹簧52的作用下，两个针壳310被顶持而闭合，滑块缩回各自的针壳310内。充气机构的充气及排气操作、扩充针的插拔、焊针20的插拔均可由驱动机构自动操作。
在步骤S30中，将焊针20插入扩孔针30的扩孔301至滑块的上方时，控制充气机构排掉各针壳310内的一部分气体，以使焊针20在扩孔内继续向下插入时，焊针20抵顶各滑块，使滑块能向对应的针壳310内移动，进而使焊针20能顺利地插入至卷芯10的底部。也就是说，各针壳310内排掉一部气体后，针壳310内的气压变小，此时滑块被外力抵顶时会向针壳310内移动，即焊针20继续向下插入时将各滑块向针壳310内顶，使各滑块之间产生间隙，如此焊针20能顺利地向下插入，直至插入至卷芯10的底部。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆柱电池底焊插针装置，其特征在于：包括：
扩孔针，包括至少两个针壳，各所述针壳内分别活动设置有活动件；
充气机构，用于向所述针壳内充气，使各所述针壳内的活动件从针壳伸出并相抵，各所述针壳散开并形成扩孔，从而使焊针能插入所述扩孔内并插入至卷芯的底部以进行底焊。
2.根据权利要求1所述的圆柱电池底焊插针装置，其特征在于：所述扩孔针的横截面呈圆形，所述扩孔针呈变径结构且直径从上至下逐渐减小。
3.根据权利要求1所述的圆柱电池底焊插针装置，其特征在于：所述扩孔针设有两个所述针壳，所述针壳内形成有与所述充气机构连通的内腔，所述内腔中活动设置有所述活动件。
4.根据权利要求3所述的圆柱电池底焊插针装置，其特征在于：所述活动件为活动嵌设于所述内腔的滑块。
5.根据权利要求4所述的圆柱电池底焊插针装置，其特征在于：所述针壳的横截面呈半圆形，所述滑块为四面体，所述滑块中的一个面完全收容于所述针壳内并形成限位面，两所述针壳相对的内壁的对应位置分别开设有通孔，所述通孔与所述内腔连通，所述充气机构向所述内腔充气时所述滑块从所述通孔伸出，所述通孔的孔壁与所述滑块其余的三个面分别相契合，所述限位面的面积大于所述通孔的纵截面面积，使所述滑块的一端形成限位端，以防止所述滑块从所述针壳脱出。
6.根据权利要求1所述的圆柱电池底焊插针装置，其特征在于：各所述针壳散开后，所述扩孔针的宽度为4.5mm～5mm。
7.根据权利要求1～6任一项所述的圆柱电池底焊插针装置，其特征在于：所述圆柱电池底焊插针装置还包括弹性抵紧件，所述弹性抵紧件包括压块和连接于所述压块远离所述针壳的一侧的预紧弹簧，所述预紧弹簧将所述压块抵紧于所述针壳的侧壁上，以使所述扩孔针的中心轴线与卷芯的插孔的中心轴线在底焊过程中保持同轴。
8.根据权利要求7所述的圆柱电池底焊插针装置，其特征在于：所述充气机构设有充气阀和泄气阀，所述充气阀打开时所述充气机构向所述扩孔针内充气，使所述扩孔针的各针壳涨开，所述泄气阀打开时，各所述针壳在所述弹性抵紧件的弹性抵持作用下聚拢闭合，所述活动件缩回对应的所述针壳内。
9.一种圆柱电池底焊插针方法，其特征在于：使用权利要求1～8任一项所述的圆柱电池底焊插针装置，包括以下步骤：
将所述扩孔针插入卷芯的中心孔内；
控制所述充气机构对所述扩孔针的针壳内进行充气，使各所述针壳之间形成的扩孔能适于焊针的插入；
将焊针插入所述扩孔针的扩孔内，直至插入卷芯的底部。
10.根据权利要求9所述的圆柱电池底焊插针方法，其特征在于：将焊针插入所述扩孔针的扩孔至所述滑块的上方时，控制所述充气机构排掉各所述针壳内的一部分气体，以使所述焊针在扩孔内继续向下插入时，所述焊针抵顶各所述滑块，使所述滑块能向对应的针壳内移动，进而使所述焊针能顺利地插入至卷芯的底部。
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