CN113172338B - 一种锂电池激光焊接用除尘清渣机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池激光焊接用除尘清渣机构，包括极耳转移机构、焊头压紧机构、焊渣清理机构和焊渣收集盒；焊头压紧机构安装在极耳转移机构上，焊头压紧机构设有左右两个工位，分别为位于左边的清渣工位、位于右边的焊接工位；清渣工位上方安装有焊渣清理机构，清渣工位下方设有焊渣收集盒；焊接工位下方为极耳转移机构；焊头压紧机构设有可左右移动的焊接压头，焊接压头开设有激光焊接的过光孔。本机构可有效防止熔融后的材料到处飞溅，具有吸附除尘功能，可将烟尘及时清除掉；对焊接压头的过光孔进行清渣处理，避免焊接压头因焊渣沉积太多而影响焊接质量；对焊接压头降温，可避免压头温度过高而融化极耳胶的问题。

Description

一种锂电池激光焊接用除尘清渣机构

技术领域

本发明涉及锂电池焊接技术领域，尤其涉及一种锂电池激光焊接用除尘清渣机构。

背景技术

锂电池制作过程粉尘控制对锂电池安全性能十分重要，尤其是叠片形式的锂电池在极耳焊接过程中产生的焊渣，如果控制不好，极易进入电芯内部，渣造成电池内部短路，发生危险，一粒焊渣成为一个极大的危险源。锂电池极耳激光焊接时，电池的电芯极片(铜箔、铝箔)发生熔融、汽化，产生的颗粒物飞溅到电芯隔膜表面烧伤或者烧穿隔膜，导致短路。颗粒物飞溅时容易进入到电芯内部，对电芯产生污染，后续热压化成时会对电芯的性能产生影响。激光焊接时产生较大的热量，材料在吸收热量时熔化，同时部分熔化的材料会热膨胀后以较快的速度飞出，飞出后冷却的过程中变为微小的颗粒，从而产生烟尘。焊接时用于压紧电芯极片及极耳的焊接压头，因压头上开有激光焊接的过光孔，过光孔的尺寸根据焊接面积而定。当有焊渣附着在焊接压头的过光孔且附着太多时，影响激光的通过面积，从而影响焊接面积。电芯极耳焊接时，焊接压头压紧极耳和极片，焊接时的热量会传导至焊接压头，焊接压头过热会熔化极耳上的极耳胶，影响电芯封装时极耳侧的热封效果。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种锂电池激光焊接用除尘清渣机构。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种锂电池激光焊接用除尘清渣机构，包括极耳转移机构、焊头压紧机构、焊渣清理机构和焊渣收集盒；所述焊头压紧机构安装在所述极耳转移机构上，所述焊头压紧机构设有左右两个工位，分别为位于左边的清渣工位、位于右边的焊接工位；所述清渣工位上方安装有所述焊渣清理机构，所述清渣工位下方设有所述焊渣收集盒；所述焊接工位下方为所述极耳转移机构；所述焊头压紧机构设有可左右移动的焊接压头，所述焊接压头开设有激光焊接的过光孔，激光焊接极耳时，极耳通过所述极耳转移机构转移至所述焊接工位由所述焊接压头压紧并与电芯进行激光焊接，激光焊接完成后，取走电芯，所述焊接压头转移至所述清渣工位上，所述焊渣清理机构对所述焊接压头进行清渣。

极耳转移机构可将极耳转移至本机构激光焊接位置进行焊接，焊头压紧机构可对极耳压紧与电芯进行激光焊接，从而将极耳与电芯连接在一起，焊接工作完成后，焊接压头转移至清渣工位由焊渣清理机构进行清渣工作；焊渣清理机构可对焊接压头进行清渣处理，避免焊接压头因焊渣沉积太多而影响焊接质量。

所述极耳转移机构包括具有负压吸附功能的极耳转移负压台、负压台升降机构、负压台转移气缸、第一直线导轨和支架；所述第一直线导轨、负压台转移气缸分别安装在所述支架上，所述第一直线导轨上安装有直线滑块，所述直线滑块安装在所述负压台转移气缸的伸缩杆末端；所述负压台升降机构安装在所述直线滑块上，所述支架设有供所述负压台升降机构移动的滑槽；所述极耳转移负压台安装在所述负压台升降机构上，极耳通过负压吸附这种所述极耳转移负压台上。极耳通过负压吸附在极耳转移负压台上，负压台升降机构可通过负压台转移气缸前后移动，由极耳转移负压台内极耳上料工位的吸盘将极耳吸附至极耳转移负压台后，通过负压台转移气缸推动极耳转移负压台至激光焊接位置。

所述焊头压紧机构包括除尘吸嘴、支撑板、除尘防飞溅套、焊接压头调整竖板、焊接压头固定板、气动滑台、焊接压头安装板、第二直线导轨、滑块固定板、滑动块、浮动接头、气缸固定块、平移气缸、筋板、压紧机构安装板、散热风扇、风扇支架和抽风机；所述压紧机构安装板包括横板和竖板，所述竖板垂直安装在所述横板上，所述筋板一端固定在所述竖板上，其另一端固定在所述横板上，所述横板安装在所述支架上；所述焊接压头安装板安装在所述竖板上端，所述平移气缸设置在所述焊接压头安装板上，所述焊接压头安装板开设有滑动槽，所述滑动槽上下侧分别设有第二直线导轨，所述滑块固定板两端分别通过第一滑块安装在所述第二直线导轨上；所述滑动块固定在所述滑块固定板上，所述平移气缸的伸缩杆通过所述浮动接头与所述滑动块连接；所述气动滑台安装在所述滑块固定板上，所述焊接压头固定板安装在所述气动滑台上，所述焊接压头固定板两端分别设有所述焊接压头调整竖板；所述焊接压头调整竖板下端安装有所述焊接压头，所述支撑板安装在所述焊接压头调整竖板中部，所述除尘防飞溅套固定在所述支撑板上且位于所述焊接压头上方，所述除尘防飞溅套的下面装有所述除尘吸嘴，所述除尘吸嘴通过管路与抽风机连接；所述散热风扇安装在所述滑块固定板的底部，所述散热风扇对准所述焊接压头。通过气动滑台可实现焊接压头对极片与极耳的压紧，焊接压头可通过焊接压头调整竖板和焊接压头固定板调节相应的极耳宽度；滑块固定板、滑动块、浮动接头、气缸固定块、平移气缸的配合，可实现焊接压头左右工位的切换；风扇支架用于安装散热风扇，通过散热风扇吹风对焊接压头进行散热降温；抽风机启动时，可将烟尘通过除尘吸嘴及管路抽出。

所述焊接压头固定板下端开设有一排安装孔，所述焊接压头调整竖板通过安装螺栓可拆卸且可调节地安装在所述安装孔上。成排安装孔的设置，可调节焊接压头调整竖板的安装位置，以适合不同规格的极耳。

所述焊渣清理机构包括撞针、撞针固定块、间距调节板、转接板、清理机构安装板、直线轴承、导向杆、调节气缸和清理机构固定板；所述清理机构固定板安装在所述焊接压头安装板上，并位于所述清渣工位上；所述清理机构安装板一端固定在所述清理机构固定板上，其另一端安装有所述直线轴承；所述调节气缸安装在所述清理机构固定板上，其伸缩杆固定在所述转接板上，所述导向杆一端固定在所述转接板上，其另一端插入所述直线轴承内且可沿其上下滑行；所述间距调节板安装在所述转接板上，所述撞针固定在所述撞针固定块上，所述撞针固定块可调节地设置在所述间距调节板上。撞针可通过调节气缸调节好与焊接压头的间距一致；通过调节气缸的控制，撞针可以插入焊接压头的过光孔中，通过销孔配合的间隙摩擦使焊渣清除掉。在清理焊接压头同时对除尘防飞溅套的内壁进行清理，除去的焊渣等掉入底部的焊渣收集盒中。

所述直线轴承设有两个，分别位于所述调节气缸两侧，所述导向杆设有两根，分别安装在所述转接板两端；所述撞针固定块设有两个，分别可调节地设置在所述间距调节板两端且可沿其滑动调节间距。

还包括定位销、收集盒放置板、收集盒支柱，所述焊渣收集盒设置在所述收集盒放置板上，所述定位销安装在所述焊渣收集盒两侧的收集盒放置板上并抵着所述焊渣收集盒两侧，所述收集盒放置板底部两侧分别通过所述收集盒支柱固定在所述支架上。

与现有技术对比，本发明的优点在于：本机构可有效防止熔融后的材料到处飞溅，具有吸附除尘功能，可将烟尘及时清除掉；对焊接压头的过光孔进行清渣处理，避免焊接压头因焊渣沉积太多而影响焊接质量；对焊接压头降温，可避免压头温度过高而融化极耳胶的问题。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例极耳转移机构的结构示意图；

图3为本发明实施例焊头压紧机构的结构示意图；

图4为本发明实施例焊渣清理机构的结构示意图。

图中附图标记含义：1、极耳转移机构；2、焊头压紧机构；3、焊渣清理机构；4、定位销；5、收集盒放置板；6、焊渣收集盒；7、收集盒支柱；8、电芯；101、极耳转移负压台；102、极耳；103、负压台升降机构；104、负压台转移气缸；105、第一直线导轨；106、支架；201、焊接压头；202、除尘吸嘴；203、支撑板；204、除尘防飞溅套；205、焊接压头调整竖板；206、焊接压头固定板；207、气动滑台；208、焊接压头安装板；209、第二直线导轨；210、滑块固定板；211、滑动块；212、浮动接头；213、气缸固定块；214、平移气缸；215、筋板；216、压紧机构安装板；217、散热风扇；218、风扇支架；301、撞针；302、撞针固定块；303、间距调节板；304、转接板；305、清理机构安装板；306、直线轴承；307、导向杆；308、调节气缸；309、清理机构固定板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

参阅图1至图4，为一种锂电池激光焊接用除尘清渣机构，包括极耳转移机构1、焊头压紧机构2、焊渣清理机构3和焊渣收集盒6；焊头压紧机构2安装在极耳转移机构1上，焊头压紧机构2设有左右两个工位，分别为位于左边的清渣工位、位于右边的焊接工位；清渣工位上方安装有焊渣清理机构3，清渣工位下方设有焊渣收集盒6；焊接工位下方为极耳转移机构1；焊头压紧机构2设有可左右移动的焊接压头201，焊接压头201开设有激光焊接的过光孔，激光焊接极耳102时，极耳102通过极耳转移机构1转移至焊接工位由焊接压头201压紧并与电芯8进行激光焊接，激光焊接完成后，取走电芯8，焊接压头201转移至清渣工位上，焊渣清理机构3对焊接压头201进行清渣。

极耳转移机构1可将极耳102转移至本机构激光焊接位置进行焊接，焊头压紧机构2可对极耳102压紧与电芯8进行激光焊接，从而将极耳102与电芯8连接在一起，焊接工作完成后，焊接压头201转移至清渣工位由焊渣清理机构3进行清渣工作；焊渣清理机构3可对焊接压头201进行清渣处理，避免焊接压头201因焊渣沉积太多而影响焊接质量。

极耳转移机构1包括具有负压吸附功能的极耳转移负压台101、负压台升降机构103、负压台转移气缸104、第一直线导轨105和支架106；第一直线导轨105、负压台转移气缸104分别安装在支架106上，第一直线导轨105上安装有直线滑块，直线滑块安装在负压台转移气缸104的伸缩杆末端；负压台升降机构103安装在直线滑块上，支架106设有供负压台升降机构103移动的滑槽；极耳转移负压台101安装在负压台升降机构103上，极耳102通过负压吸附这种极耳转移负压台101上。极耳102通过负压吸附在极耳转移负压台101上，负压台升降机构103可通过负压台转移气缸104前后移动，由极耳转移负压台101内极耳102上料工位的吸盘将极耳102吸附至极耳转移负压台101后，通过负压台转移气缸104推动极耳转移负压台101至激光焊接位置。

焊头压紧机构2包括除尘吸嘴202、支撑板203、除尘防飞溅套204、焊接压头调整竖板205、焊接压头固定板206、气动滑台207、焊接压头安装板208、第二直线导轨209、滑块固定板210、滑动块211、浮动接头212、气缸固定块213、平移气缸214、筋板215、压紧机构安装板216、散热风扇217、风扇支架218和抽风机；压紧机构安装板216包括横板和竖板，竖板垂直安装在横板上，筋板215一端固定在竖板上，其另一端固定在横板上，横板安装在支架106上；焊接压头安装板208安装在竖板上端，平移气缸214设置在焊接压头安装板208上，焊接压头安装板208开设有滑动槽，滑动槽上下侧分别设有第二直线导轨209，滑块固定板210两端分别通过第一滑块安装在第二直线导轨209上；滑动块211固定在滑块固定板210上，平移气缸214的伸缩杆通过浮动接头212与滑动块211连接；气动滑台207安装在滑块固定板210上，焊接压头固定板206安装在气动滑台207上，焊接压头固定板206两端分别设有焊接压头调整竖板205；焊接压头调整竖板205下端安装有焊接压头201，支撑板203安装在焊接压头调整竖板205中部，除尘防飞溅套204固定在支撑板203上且位于焊接压头201上方，除尘防飞溅套204的下面装有除尘吸嘴202，除尘吸嘴202通过管路与抽风机连接；散热风扇217安装在滑块固定板210的底部，散热风扇217对准焊接压头201。通过气动滑台207可实现焊接压头201对极片与极耳102的压紧，焊接压头201可通过焊接压头调整竖板205和焊接压头固定板206调节相应的极耳102宽度；滑块固定板210、滑动块211、浮动接头212、气缸固定块213、平移气缸214的配合，可实现焊接压头201左右工位的切换；风扇支架218用于安装散热风扇217，通过散热风扇217吹风对焊接压头201进行散热降温；抽风机启动时，可将烟尘通过除尘吸嘴202及管路抽出。

焊接压头固定板206下端开设有一排安装孔，焊接压头调整竖板205通过安装螺栓可拆卸且可调节地安装在安装孔上。成排安装孔的设置，可调节焊接压头调整竖板205的安装位置，以适合不同规格的极耳102。

焊渣清理机构3包括撞针301、撞针固定块302、间距调节板303、转接板304、清理机构安装板305、直线轴承306、导向杆307、调节气缸308和清理机构固定板309；清理机构固定板309安装在焊接压头安装板208上，并位于清渣工位上；清理机构安装板305一端固定在清理机构固定板309上，其另一端安装有直线轴承306；调节气缸308安装在清理机构固定板309上，其伸缩杆固定在转接板304上，导向杆307一端固定在转接板304上，其另一端插入直线轴承306内且可沿其上下滑行；间距调节板303安装在转接板304上，撞针301固定在撞针固定块302上，撞针固定块302可调节地设置在间距调节板303上。撞针301可通过调节气缸308调节好与焊接压头201的间距一致；通过调节气缸308的控制，撞针301可以插入焊接压头201的过光孔中，通过销孔配合的间隙摩擦使焊渣清除掉。在清理焊接压头201同时对除尘防飞溅套204的内壁进行清理，除去的焊渣等掉入底部的焊渣收集盒6中。

直线轴承306设有两个，分别位于调节气缸308两侧，导向杆307设有两根，分别安装在转接板304两端；撞针固定块302设有两个，分别可调节地设置在间距调节板303两端且可沿其滑动调节间距。

还包括定位销4、收集盒放置板5、收集盒支柱7，焊渣收集盒6设置在收集盒放置板5上，定位销4安装在焊渣收集盒6两侧的收集盒放置板5上并抵着焊渣收集盒6两侧，收集盒放置板5底部两侧分别通过收集盒支柱7固定在支架106上。

极耳102通过极耳转移机构1由极耳102上料工位转移至焊接工位，使极耳102与电芯8的极片叠合在一起。控制焊接压头201的气缸推动焊接压头201压紧电芯8极片及极耳102，激光通过焊接压头201的过光孔对极耳102进行焊接，同时启动抽风机通过除尘管路在除尘防飞溅套204内吸风除尘，焊接完成后，焊接压头201上升，并取走电芯8，焊接压头201整体移至左边的清渣工位对焊接压头201进行清渣。清渣时，撞针301从顶部插入到除尘防飞溅套204内，且穿过焊接压头201的过光孔，快速来回动作2-3次对焊头过光孔清渣，去除粘接在焊接压头201及除尘防飞溅套204内的飞溅物。为防止因激光焊接时焊接压头201温度过热，其下方的散热风扇217定时开启对焊接压头201吹风散热，达到降温的目的，从而避免极耳102胶被烫伤。

本实施例的技术效果：

1)防止激光焊接时的飞溅

锂电池极耳102激光焊接时，电池的电芯8极片(铜箔、铝箔)发生熔融、汽化，产生的颗粒物飞溅到电芯8隔膜表面烧伤或者烧穿隔膜，导致短路。颗粒物飞溅时容易进入到电芯8内部，对电芯8产生污染，后续热压化成时会对电芯8的性能产生影响。本机构通过在激光焊接区域设置了遮挡飞溅物的装置(防尘防飞溅套)，可很好的防止熔融后的材料到处飞溅。

2)及时清除焊接时产生的烟尘及飞溅

激光焊接时产生较大的热量，材料在吸收热量时熔化，同时部分熔化的材料会热膨胀后以较快的速度飞出，飞出后冷却的过程中变为微小的颗粒，从而产生烟尘。本机构在遮挡飞溅的装置上设计有烟尘的吸附、除尘功能，通过抽风管路对焊接区域产生吸力，及时的将烟尘通过吸风除尘管路清除掉。

3)避免焊接压头201通光孔附着焊渣

焊接时用于压紧电芯8极片及极耳102的焊接压头201，因压头上开有激光焊接的过光孔，过光孔的尺寸根据焊接面积而定。当有焊渣附着在焊接压头201的过光孔且附着太多时，影响激光的通过面积，从而影响焊接面积。本机构在激光焊接一定时间后，可通过设置的除焊渣装置(焊渣清理机构3)对焊接压头201的过光孔进行清渣处理，来避免焊接压头201因焊渣沉积太多而影响焊接质量。

4)焊接压头201散热，避免焊接压头201熔化极耳102胶

电芯8极耳102焊接时，焊接压头201压紧极耳102和极片，焊接时的热量会传导至焊接压头201，焊接压头201过热会熔化极耳102上的极耳102胶，影响电芯8封装时极耳102侧的热封效果。本机构通过增加散热装置(散热风扇217)对焊接压头201降温，来避免压头温度过高而熔化极耳102胶的问题。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (7)

1.一种锂电池激光焊接用除尘清渣机构，其特征在于：包括极耳转移机构、焊头压紧机构、焊渣清理机构和焊渣收集盒；所述焊头压紧机构安装在所述极耳转移机构上，所述焊头压紧机构设有左右两个工位，分别为位于左边的清渣工位、位于右边的焊接工位；所述清渣工位上方安装有所述焊渣清理机构，所述清渣工位下方设有所述焊渣收集盒；所述焊接工位下方为所述极耳转移机构；所述焊头压紧机构设有可左右移动的焊接压头，所述焊接压头开设有激光焊接的过光孔，激光焊接极耳时，极耳通过所述极耳转移机构转移至所述焊接工位由所述焊接压头压紧并与电芯进行激光焊接，激光焊接完成后，取走电芯，所述焊接压头转移至所述清渣工位上，所述焊渣清理机构对所述焊接压头进行清渣。

2.根据权利要求1所述的锂电池激光焊接用除尘清渣机构，其特征在于：所述极耳转移机构包括具有负压吸附功能的极耳转移负压台、负压台升降机构、负压台转移气缸、第一直线导轨和支架；所述第一直线导轨、负压台转移气缸分别安装在所述支架上，所述第一直线导轨上安装有直线滑块，所述直线滑块安装在所述负压台转移气缸的伸缩杆末端；所述负压台升降机构安装在所述直线滑块上，所述支架设有供所述负压台升降机构移动的滑槽；所述极耳转移负压台安装在所述负压台升降机构上，极耳通过负压吸附在 这种所述极耳转移负压台上。

3.根据权利要求2所述的锂电池激光焊接用除尘清渣机构，其特征在于：所述焊头压紧机构包括除尘吸嘴、支撑板、除尘防飞溅套、焊接压头调整竖板、焊接压头固定板、气动滑台、焊接压头安装板、第二直线导轨、滑块固定板、滑动块、浮动接头、气缸固定块、平移气缸、筋板、压紧机构安装板、散热风扇、风扇支架和抽风机；所述压紧机构安装板包括横板和竖板，所述竖板垂直安装在所述横板上，所述筋板一端固定在所述竖板上，其另一端固定在所述横板上，所述横板安装在所述支架上；所述焊接压头安装板安装在所述竖板上端，所述平移气缸设置在所述焊接压头安装板上，所述焊接压头安装板开设有滑动槽，所述滑动槽上下侧分别设有第二直线导轨，所述滑块固定板两端分别通过第一滑块安装在所述第二直线导轨上；所述滑动块固定在所述滑块固定板上，所述平移气缸的伸缩杆通过所述浮动接头与所述滑动块连接；所述气动滑台安装在所述滑块固定板上，所述焊接压头固定板安装在所述气动滑台上，所述焊接压头固定板两端分别设有所述焊接压头调整竖板；所述焊接压头调整竖板下端安装有所述焊接压头，所述支撑板安装在所述焊接压头调整竖板中部，所述除尘防飞溅套固定在所述支撑板上且位于所述焊接压头上方，所述除尘防飞溅套的下面装有所述除尘吸嘴，所述除尘吸嘴通过管路与抽风机连接；所述散热风扇安装在所述滑块固定板的底部，所述散热风扇对准所述焊接压头。

4.根据权利要求3所述的锂电池激光焊接用除尘清渣机构，其特征在于：所述焊接压头固定板下端开设有一排安装孔，所述焊接压头调整竖板通过安装螺栓可拆卸且可调节地安装在所述安装孔上。

5.根据权利要求3所述的锂电池激光焊接用除尘清渣机构，其特征在于：所述焊渣清理机构包括撞针、撞针固定块、间距调节板、转接板、清理机构安装板、直线轴承、导向杆、调节气缸和清理机构固定板；所述清理机构固定板安装在所述焊接压头安装板上，并位于所述清渣工位上；所述清理机构安装板一端固定在所述清理机构固定板上，其另一端安装有所述直线轴承；所述调节气缸安装在所述清理机构固定板上，其伸缩杆固定在所述转接板上，所述导向杆一端固定在所述转接板上，其另一端插入所述直线轴承内且可沿其上下滑行；所述间距调节板安装在所述转接板上，所述撞针固定在所述撞针固定块上，所述撞针固定块可调节地设置在所述间距调节板上。

6.根据权利要求5所述的锂电池激光焊接用除尘清渣机构，其特征在于：所述直线轴承设有两个，分别位于所述调节气缸两侧，所述导向杆设有两根，分别安装在所述转接板两端；所述撞针固定块设有两个，分别可调节地设置在所述间距调节板两端且可沿其滑动调节间距。

7.根据权利要求2所述的锂电池激光焊接用除尘清渣机构，其特征在于：还包括定位销、收集盒放置板、收集盒支柱，所述焊渣收集盒设置在所述收集盒放置板上，所述定位销安装在所述焊渣收集盒两侧的收集盒放置板上并抵着所述焊渣收集盒两侧，所述收集盒放置板底部两侧分别通过所述收集盒支柱固定在所述支架上。

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