CN112404725A - 极耳焊接装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种极耳焊接装置及方法，上述极耳焊接装置，包括：三维运动机构、焊接压紧机构以及振镜焊接头；所述焊接压紧机构包括水冷压头组件和压紧机构底板，所述水冷压头组件包括激光焊接压头滑座和安装在所述激光焊接压头滑座上的压头，所述激光焊接压头滑座滑动安装在所述压紧机构底板上；所述压紧机构底板和所述振镜焊接头均安装在所述三维运动机构上。本发明实施例提供的极耳焊接装置，能够将极耳和汇流盘准确地焊接，并且焊接质量和焊接效率均较高，提高了电池模组的质量。
Description
技术领域
本发明涉及电池装配技术领域，尤其涉及一种极耳焊接装置及方法。
背景技术
随着新能源行业的发展，电动汽车的应用越来越广泛。而软包锂离子电池因具有重量轻、比容量高、安全性能好、内阻小、设计灵活等优点，在市场上广泛得到使用。当然，电动汽车的续航里程、电池的稳定性和安全性越来越得到人们的关注。如何提高电动汽车的续航里程，提高动力电池的能量密度，提升动力电池的安全性，提高单体电池的散热能力成为今后电动汽车发展的关键。
动力电池模组作为电动汽车能量系统的核心，动力电池模组需要具有较高的能量密度，使电动汽车能有效的行驶更长的距离，必须稳定有效的提供动力，避免单体电池失效引起的问题，以保证电动汽车安全可靠。
由于动力电池模组是由若干单体电芯通过导电连接件串并联而成，市面上大部分软包电池是通过汇流盘实现单体电芯间的串并联。现有的极耳焊接设备，容易造成焊接后的汇流盘未能与极耳有效接触，导致焊接效果差。
发明内容
本发明提供一种极耳焊接装置及方法，用以解决现有技术中极耳焊接质量较差的缺陷，实现电池模组的质量的提升。
第一方面，本发明提供一种极耳焊接装置，包括：三维运动机构、焊接压紧机构以及振镜焊接头；
所述焊接压紧机构包括水冷压头组件和压紧机构底板，所述水冷压头组件包括激光焊接压头滑座和安装在所述激光焊接压头滑座上的压头，所述激光焊接压头滑座滑动安装在所述压紧机构底板上；所述压紧机构底板和所述振镜焊接头均安装在所述三维运动机构上。
根据本发明提供的一种极耳焊接装置，所述焊接压紧机构还包括第一直线驱动件，所述第一直线驱动件的固定端铰接在所述压紧机构底板上，所述第一直线驱动件的自由端铰接在所述激光焊接压头滑座上，所述激光焊接压头滑座通过导轨布置在所述压紧机构底板上。
根据本发明提供的一种极耳焊接装置，在所述压紧机构底板安装有测高传感器，所述激光焊接压头滑座位于所述测高传感器的信号发射路径上。
根据本发明提供的一种极耳焊接装置，所述极耳焊接装置还包括安装在所述三维运动机构上的视觉定位组件，所述压头位于所述视觉定位组件的拍摄路径上。
根据本发明提供的一种极耳焊接装置，所述视觉定位组件包括图像获取器和光源，所述图像获取器的拍摄路径和所述光源的光线路径相重合。
根据本发明提供的一种极耳焊接装置，所述三维运动机构包括第二滑台、第三滑台以及两个第一滑台，所述第二滑台与两个第一滑台相连接，所述第三滑台与所述第二滑台相连接；所述压紧机构底板布置在所述第二滑台上，所述振镜焊接头布置在所述第三滑台上。
根据本发明提供的一种极耳焊接装置，所述极耳焊接装置还包括抽尘组件，所述抽尘组件包括吸烟口，所述吸烟口通过抽烟支架安装在所述第三滑台上。
根据本发明提供的一种极耳焊接装置，所述第三滑台通过转接架安装在所述第二滑台的自由端，所述抽烟支架安装在所述转接架上。
根据本发明提供的一种极耳焊接装置，所述极耳焊接装置还包括模组工装板，所述模组工装板包括基板，在所述基板上设置有壳体固定位和堆叠电芯固定位；
所述堆叠电芯固定位包括弹簧预压组件，所述弹簧预压组件包括预压板和固定板，所述预压板和所述固定板通过弹簧相连接。
第二方面，本发明提供一种极耳焊接方法，包括：
焊接时，通过压头将一个单体电芯上的极耳压紧在汇流排上，然后通过振镜焊接头实现极耳与汇流排的焊接；
然后将压头转移并压紧于另一个单体电芯上的极耳，如此依次完成整个软包电池上的极耳与汇流排的焊接；
其中，视觉定位组件用于检测焊接部位的位置信息，三维运动机构根据位置信息驱动振镜焊接头在焊接部位进行焊接。
本发明提供的极耳焊接装置，通过三维运动机构驱动压头运动至工作区域，压头与电芯的极耳相接触，以使得极耳与汇流盘紧密接触，此时振镜焊接头开始工作，将极耳和汇流盘进行焊接。本发明实施例提供的极耳焊接装置，能够将极耳和汇流盘准确地焊接，并且焊接质量和焊接效率均较高，提高了电池模组的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的极耳焊接装置的结构示意图；
图2是本发明提供的抽尘组件的结构示意图；
图3是本发明提供的弹簧预压组件的结构示意图；
图4是本发明提供的焊接压紧机构的结构示意图；
图5是本发明提供的整平组件的结构示意图；
图6是本发明提供的视觉定位组件的结构示意图；
图7是本发明提供的模组工装板的结构示意图；
图8是本发明提供的振镜焊接头的安装示意图；
图9是本发明提供的第一压头的结构示意图；
图10是本发明提供的第二压头的结构示意图；
附图标记：
1：第一滑台；2：模组工装板；3：柜体；
4：吸烟口；5：预压板；6：固定板；
7：压紧机构底板；8：第一直线驱动件；9：测高传感器；
10：激光焊接压头滑件；11：第一压头；12：第二直线驱动座；
13：滚轮；14：图像获取器；15：光源；
16：基板；17：弹簧预压组件；18：振镜焊接头；
19：第三滑台；20：第二压头；21：陶瓷片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图10描述本发明的极耳焊接装置。
如图1和图4所示，本发明实施例的极耳焊接装置，包括：三维运动机构、焊接压紧机构以及振镜焊接头18；
焊接压紧机构包括水冷压头组件和压紧机构底板7，水冷压头组件包括激光焊接压头滑座10和安装在激光焊接压头滑座10上的第一压头11，激光焊接压头滑座10滑动安装在压紧机构底板7上；压紧机构底板7和振镜焊接头18均安装在三维运动机构上。
需要说明的是，在激光焊接压头滑座10上开设有相连通的进液通道和出液通道，激光焊接压头滑座10用于对第一压头11进行降温，第一压头11可以采用导热系数较好的材料制备而成，例如，第一压头11采用紫铜制备而成。
在本发明实施例中，通过三维运动机构驱动压头运动至工作区域，压头与电芯的极耳相接触，以使得极耳与汇流盘紧密接触，此时振镜焊接头开始工作，将极耳和汇流盘进行焊接。本发明实施例提供的极耳焊接装置，能够将极耳和汇流盘准确地焊接，并且焊接质量和焊接效率均较高，提高了电池模组的质量。
在上述实施例的基础上，焊接压紧机构还包括第一直线驱动件8，第一直线驱动件8的固定端铰接在压紧机构底板7上，第一直线驱动件8的自由端铰接在激光焊接压头滑座10上，激光焊接压头滑座10通过导轨布置在压紧机构底板7上。
需要说明的是，第一直线驱动件8可以为直线气缸，在压紧机构底板7安装有导轨，激光焊接压头滑座10与该导轨相适配。其中，通过第一直线驱动件8驱动激光焊接压头滑座10沿着压紧机构底板7的长度方向直线往复运动。
在上述实施例的基础上，在压紧机构底板7安装有测高传感器9，激光焊接压头滑座10位于测高传感器9的信号发射路径上。
需要说明的是，通过测高传感器9可以实时获取激光焊接压头滑座10在压紧机构底板7的位移，从而使得第一直线驱动件8进行相应的动作。
在上述实施例的基础上，极耳焊接装置还包括安装在三维运动机构上的视觉定位组件，第一压头11位于视觉定位组件的拍摄路径上。
需要说明的是，如图6所示，视觉定位组件包括图像获取器14和光源15，图像获取器14的拍摄路径和光源15的光线路径相重合。
在本发明实施例中，视觉定位组件还包括拍照定位过渡板，图像获取器14和光源15均安装在拍照定位过渡板的同一侧，光源15可以为方形光源，该光源15位于图像获取器14的下方。
在上述实施例的基础上，如图8所示，三维运动机构包括第二滑台、第三滑台19以及两个第一滑台1，第二滑台的固定端与两个第一滑台的自由端相连接，第三滑台的固定端与第二滑台的自由端相连接；压紧机构底板7布置在第二滑台的自由端上，振镜焊接头18布置在第三滑台的自由端上。其中，两个相平行布置的第一滑台1均安装在柜体3的顶部。其中，激光焊接压头滑座10的运动方向与第三滑台的驱动方向相一致。
需要说明的是，拍照定位过渡板安装在第二滑台的自由端上，且光源15位于第一压头11的正上方处。其中，振镜焊接头18通过振镜头安装过渡板安装在第三滑台的自由端。
在上述实施例的基础上，如图2所示，极耳焊接装置还包括抽尘组件，抽尘组件包括吸烟口4，吸烟口4通过抽烟支架安装在第三滑台上。其中，吸烟口4朝向第一压头11布置，以便于吸取焊接时产生的烟气。
需要说明的是，第三滑台19的固定端通过转接架安装在第二滑台的自由端，抽烟支架安装在转接架上。
在上述实施例的基础上，如图3和图7所示，极耳焊接装置还包括模组工装板，模组工装板包括基板16，在基板16上设置有壳体固定位和堆叠电芯固定位。其中，极耳焊接的时候，堆叠的电芯位于壳体内，以使得极耳与汇流板的均朝向上方。
需要说明的是，堆叠电芯固定位包括弹簧预压组件17，弹簧预压组件包括预压板5和固定板6，预压板5和固定板6通过弹簧相连接。其中，固定板6与基板16相连接，预压板5与电芯相接触。
需要说明的是，壳体固定位包括两个固定的限位部，两个限位部与壳体相连的两个顶角一一对应，壳体固定位还包括一可活动的压紧部，该压紧部与壳体的一侧面相对应布置。
在本发明实施例中，堆叠电芯固定位包括四个侧面，第一侧面包括两个弹簧预压组件17，第一侧面和第三侧面均为固定的基准面，第四侧面为一可活动的压紧面。
在上述实施例的基础上，如图5所示，极耳焊接装置还包括极耳整平组件，极耳整平组件包括滚轮13以及滚轮安装座，滚轮13转动安装在该滚轮安装座上，滚轮安装座连接有第二直线驱动件12，第二直线驱动件12可以为直线气缸，直线气缸竖直布置，即第二直线驱动件12的驱动方向与第三滑台19的驱动方向相一致。
需要说明的是，第二直线驱动件12的自由端与滚轮安装座相连接，第二直线驱动件12的固定端与连接板相连。
其中，在第二滑台的自由端上安装有该连接板，从而便于该滚轮13对极耳进行整平，以提高极耳和汇流盘的贴合度，从而提高极耳的焊接质量。
在本发明实施例中，如图9所示，第一压头11包括截面呈长方形的连接部和截面呈倒梯形的压紧部，且两者一体化成型，第一压头11可以避免反射的激光能量过大，从而把第一压头11和极耳焊接到一起。
如图10所示，第二压头20包括截面呈长方形的连接部和截面呈矩形的压紧部，且两者一体化成型，第二压头20上设置有贯穿第二压头布置的通槽，在通槽内安装有多个陶瓷片21，且陶瓷片21延伸至通槽外，通过该陶瓷片21将极耳和极柱隔离开，该陶瓷片21具有耐高温和绝缘的作用。
本发明实施例提供的一种极耳焊接方法，包括：
焊接时，通过压头将一个单体电芯上的极耳压紧在汇流排上，然后通过振镜焊接头实现极耳与汇流排的焊接；
然后将压头转移并压紧于另一个单体电芯上的极耳，如此依次完成整个软包电池上的极耳与汇流排的焊接；
其中，视觉定位组件用于检测焊接部位的位置信息，三维运动机构根据位置信息驱动振镜焊接头在焊接部位进行焊接。
在本发明实施例中，软包电池由若干单体电芯沿着水平方向排列组成。每个电芯的左右两侧均设置有极耳。压头为长条形的。长条形的压头一次能够压紧一个单体电芯上的极耳。如果一次性整体的软包电池一侧的极耳压紧，由于每个单体电芯上的极耳形状和位置可能不同，可能出现有的单体电芯的极耳没有被压到的情况。焊接时，通过压头将一个单体电芯上的极耳压紧在汇流排上，然后通过振镜焊接头实现极耳与汇流排的焊接；然后将压头转移并压紧于另一个单体电芯上的极耳，如此依次完成整个软包电池上的极耳与汇流排的焊接。
压头是由紫铜制成的。由于在压紧焊接的过程中，瞬间温度较高。压头将极耳与汇流排压紧贴合，由于紫铜具有很好的导热性能，其散热效果更佳，保证了焊接的质量和效果。其中，压头需要与极耳贴合紧密，以防止焊接时将压头和极耳焊接在一起。
焊接时，通过视觉定位组件对工装板上的电芯的极耳进行定位，以保证压头下压位置的准确性，以及振镜焊接头焊接位置的准确性，防止出现压偏或焊偏的现象。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种极耳焊接装置，其特征在于，包括：三维运动机构、焊接压紧机构以及振镜焊接头；
所述焊接压紧机构包括水冷压头组件和压紧机构底板，所述水冷压头组件包括激光焊接压头滑座和安装在所述激光焊接压头滑座上的压头，所述激光焊接压头滑座滑动安装在所述压紧机构底板上；所述压紧机构底板和所述振镜焊接头均安装在所述三维运动机构上。
2.根据权利要求1所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述焊接压紧机构还包括第一直线驱动件，所述第一直线驱动件的固定端铰接在所述压紧机构底板上，所述第一直线驱动件的自由端铰接在所述激光焊接压头滑座上，所述激光焊接压头滑座通过导轨布置在所述压紧机构底板上。
3.根据权利要求1所述的极耳焊接装置，其特征在于，在所述压紧机构底板安装有测高传感器，所述激光焊接压头滑座位于所述测高传感器的信号发射路径上。
4.根据权利要求1至3任一项所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述极耳焊接装置还包括安装在所述三维运动机构上的视觉定位组件，所述压头位于所述视觉定位组件的拍摄路径上。
5.根据权利要求4所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述视觉定位组件包括图像获取器和光源，所述图像获取器的拍摄路径和所述光源的光线路径相重合。
6.根据权利要求1至3任一项所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述三维运动机构包括第二滑台、第三滑台以及两个第一滑台，所述第二滑台与两个第一滑台相连接，所述第三滑台与所述第二滑台相连接；所述压紧机构底板布置在所述第二滑台上，所述振镜焊接头布置在所述第三滑台上。
7.根据权利要求6所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述极耳焊接装置还包括抽尘组件，所述抽尘组件包括吸烟口，所述吸烟口通过抽烟支架安装在所述第三滑台上。
8.根据权利要求7所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述第三滑台通过转接架安装在所述第二滑台的自由端，所述抽烟支架安装在所述转接架上。
9.根据权利要求1至3任一项所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述极耳焊接装置还包括模组工装板，所述模组工装板包括基板，在所述基板上设置有壳体固定位和堆叠电芯固定位；
所述堆叠电芯固定位包括弹簧预压组件，所述弹簧预压组件包括预压板和固定板，所述预压板和所述固定板通过弹簧相连接。
10.一种极耳焊接方法，其特征在于，包括：
焊接时，通过压头将一个单体电芯上的极耳压紧在汇流排上，然后通过振镜焊接头实现极耳与汇流排的焊接；
然后将压头转移并压紧于另一个单体电芯上的极耳，如此依次完成整个软包电池上的极耳与汇流排的焊接；
其中，视觉定位组件用于检测焊接部位的位置信息，三维运动机构根据位置信息驱动振镜焊接头在焊接部位进行焊接。
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