CN114006023A - 一种电芯模组焊接夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电芯模组焊接夹具，包括：电芯底座；封装板加压定位机构，包括围绕在电芯底座外周设置的两组端板加压组件、两组侧板加压组件和一组设置在电芯底座上方的顶盖加压组件，封装板加压机构推动封装板向电芯模组的方向移动，将封装板紧压在电芯模组外周，对封装板进行定位，端板加压组件上设置有行程检测装置和压力检测装置，行程检测装置和压力检测装置配合对封装板进行定位检测；销孔定位机构，设置在电芯底座的上方，对设置在电芯模组最上方的封装板进行机械式的孔销定位检测。本发明能够实现对电芯模组外的侧板、端板、顶盖的同步压接，并且通过尺寸和压力的检测以及销孔配合机械定位，精确保证产品的尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及电池模组装配技术领域，尤其是指一种电芯模组焊接夹具。
背景技术
在新能源电池领域，三元电池由于自身能量密度的优势，开始慢慢占据越来越高的市场份额；三元方形电池PACK制程过程中先做电芯模组，再到半成品组装、电性能测试、成品组装；其中，模组成型工序必不可少，这一工序首先通过挤压模组两端端板的方式将模组挤压至工艺长度尺寸，然后开启激光焊接设备，在成组装配单体电池四周包围着的端板和侧板之间的接口处进行焊接作业，从而最终使模组各组成部分连接起来合为一体。
为满足市场多元化的需求，一方面锂电池生产企业制造出来的电池模组种类多种多样，另一方面新产品的研发和实验也采用多种设计思路和新生产工艺，因此模组成型中的端板和侧板激光焊接工艺也各有不同，现有的模组焊接存在以下问题：
1.产品组装困难，需要同时将电芯模组，端板，侧板，顶盖，和模组在同一个工位进行组装；
2.组装外形尺寸，销孔尺寸需要满足客户装配需求，同时还要保证电池模组的安全性；
3.焊接产生的焊渣颗粒，需要对焊接气体进行收集处理。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中电芯模组组装焊接存在的缺陷，提供一种电芯模组焊接夹具，能够实现对电芯模组外的侧板、端板、顶盖的同步压接，并且通过尺寸和压力的检测以及销孔配合机械定位，精确保证产品的尺寸。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电芯模组焊接夹具，包括：
电芯底座，用于承载电芯模组和包覆在电芯模组外待焊接的封装板；
封装板加压定位机构，包括围绕在电芯底座外周设置的两组端板加压组件、两组侧板加压组件和一组设置在电芯底座上方的顶盖加压组件，所述封装板加压机构推动封装板向电芯模组的方向移动，将封装板紧压在电芯模组外周，对封装板进行定位，所述端板加压组件上设置有行程检测装置和压力检测装置，所述行程检测装置和压力检测装置配合对封装板进行定位检测；
销孔定位机构，设置在电芯底座的上方，对设置在电芯模组最上方的封装板进行机械式的孔销定位检测。
在本发明的一个实施例中，两组所述端板加压组件沿电芯底座的长度延伸方向对称设置，两组所述端板加压组件同步向电芯模组方向施加压力，两组所述侧板加压组件沿电芯底座的宽度延伸方向对称设置，两组所述侧板加压组件同步向电芯模组方向施加压力。
在本发明的一个实施例中，所述端板加压组件包括用于抵接在封装板上的端板压板，所述端板压板为绝缘板，两片所述端板压板由同一丝杆模组带动同步相向运动，所述丝杆模组包括丝杆驱动源和由丝杆驱动源带动的两段牙丝相反的丝杆，每段所述丝杆上均套设有沿丝杆移动的丝杆座，两片所述端板分别连接在不同的丝杆座上。
在本发明的一个实施例中，所述行程检测装置和压力检测装置均设置在端板压板上，所述行程检测装置包括设置在一个端板压板上的激光位移传感器发射器和设置在另一个端板压板上的激光位移传感器接收器；所述压力检测装置为设置在所述端板压板上的压力传感器，所述端板压板带动压力传感器抵接在封装板上。
在本发明的一个实施例中，所述压力检测装置的优先级高于行程检测装置，即先通过压力检测装置判断其施加的压力，当压力满足条件时，再通过行程检测装置判断是否满足尺寸要求。
在本发明的一个实施例中，所述侧板加压组件包括用于抵接在封装板上的侧板压板和带动侧板压板移动的压板驱动源，所述侧板压板上设置有至少三组绝缘压头，所述绝缘压头抵接在封装板的两端和中间位置，两组所述压板驱动源同步带动两侧板压板移动。
在本发明的一个实施例中，所述销孔定位机构包括滑移模组、升降模组和插销机构，所述插销机构包括由滑移模组和升降模组同步带动的插销定位板，在所述插销定位板上设置有向电芯底座方向突出能够插接到封装板上的定位销。
在本发明的一个实施例中，所述顶盖加压组件设置在所述滑移模组上，所述顶盖加压组件包括用于抵接在封装板上的顶板压板和带动所述顶板压板的顶板驱动源，所述顶板压板为绝缘板，所述顶板驱动源安装在所述滑移模组上，所述滑移模组与所述顶板压板之间设置有多根导向杆。
在本发明的一个实施例中，在所述电芯底座的侧面还设置有焊接烟尘收集装置，所述烟尘收集装置包括罩设在封装板外的收集罩和与所述收集罩连通的收集管，所述收集罩上预留有供焊接组件穿管的空隙。
在本发明的一个实施例中，所述焊接烟尘收集装置还包括推动所述收集罩向封装板方向移动的收集罩驱动源，所述收集罩驱动源带动收集罩抵接到封装板上。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的电芯模组焊接夹具，设置封装板加压定位机构，从电芯底座的外周对对用于封装电芯模组的端板、侧板和顶盖进行同步加压定位，实现端板、侧板、顶盖和电芯模组在同一个工位进行组装，并且通过行程检测装置和压力检测装置检测与设定的压力阈值、尺寸阈值比较，检测端板是否抵接到位，通过销孔定位机构，对设置在电芯模组最上方的封装板进行机械式的孔销定位检测，检测顶盖是否抵接到位，从而精准保证产品内宽尺寸和外形尺寸，提高产品的焊接精度。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明的电芯模组焊接夹具的整体结构示意图；
图2是本发明的端板加压组件的结构示意图；
图3是本发明的侧板加压组件的结构示意图；
图4是本发明的销孔定位机构的结构示意图；
图5是本发明的顶盖加压组件的结构示意图；
图6是本发明的焊接烟尘收集装置的结构示意图。
说明书附图标记说明：1、电芯底座；2、端板加压组件；21、端板压板；22、丝杆驱动源；23、丝杆；24、丝杆座；3、侧板加压组件；31、侧板压板；32、压板驱动源；33、绝缘压头；4、顶盖加压组件；41、顶板压板；42、顶板驱动源；43、导向杆；5、行程检测装置；6、压力检测装置；7、销孔定位机构；71、滑移模组；72、升降模组；73、插销机构；8、焊接烟尘收集装置；81、收集罩；82、收集管；83、收集罩驱动源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的电芯模组焊接夹具，包括：
电芯底座1，用于承载电芯模组和包覆在电芯模组外待焊接的封装板，所述封装板包括端板、侧板和顶盖，所述端板、侧板和顶盖共同包覆电芯模组；
封装板加压定位机构，包括围绕在电芯底座1外周设置的两组端板加压组件2、两组侧板加压组件3和一组设置在电芯底座上方的顶盖加压组件4，所述封装板加压机构推动封装板向电芯模组的方向移动，将封装板紧压在电芯模组外周，对封装板进行定位，两组所述端板加压组件2沿电芯底座的长度延伸方向对称设置，两组所述端板加压组件2同步向电芯模组方向施加压力，两组所述侧板加压组件3沿电芯底座的宽度延伸方向对称设置，两组所述侧板加压组件3同步向电芯模组方向施加压力，一组所述顶盖加压组件4从电芯模组的上方向电芯模组方向施加压力，实现端板、侧板、顶盖和电芯模组在同一个工位进行组装；所述端板加压组件2上设置有行程检测装置5和压力检测装置6，所述行程检测装置5和压力检测装置6配合对封装板进行定位检测；所述行程检测装置5和压力检测装置6检测值与设定的压力阈值、尺寸阈值比较，从而判断端板是否已经抵接到位、达到了外形尺寸的要求；
销孔定位机构7，设置在电芯底座的上方，对设置在电芯模组最上方的封装板进行机械式的孔销定位检测，检测顶盖是否抵接到位，在行程检测装置5和压力检测装置6检测的基础上进行二次定位，从而精准保证产品内宽尺寸和外形尺寸，提高产品的焊接精度；
焊接烟尘收集装置8，设置在所述电芯底座的侧面，在焊接过程可自动收集烟尘，废气，小颗粒。
参照图2所示，所述端板加压组件2包括用于抵接在封装板上的端板压板21，所述端板压板21通过封装板抵接在电芯模组上，所以应该设置所述端板压板21为绝缘板，本实施例中，设置有两组端板加压组件2，因此包括两片端板压板21，为了保证两片端板压21板能够同步抵压封装板，并且保证两个端板压板21的抵压力相同，设置两片所述端板压板21由同一丝杆模组带动同步相向运动，所述丝杆模组包括丝杆驱动源22和由丝杆驱动源22带动的两段牙丝相反的丝杆23，两端丝杆23连接同步转动，每段所述丝杆23上均套设有沿丝杆23移动的丝杆座24，两片所述端板压板21分别连接在不同的丝杆座24上，由于两段丝杆23的牙丝相反，因此在丝杆驱动源22带动两段丝杆23同步转动的过程中，位于两段丝杆23上的丝杆座24能够同步相向运动，从而保证了两片所述端板压板21同时、同力推动封装板抵压在电芯模组上。
参照图2所示，所述行程检测装置5和压力检测装置6均设置在端板压板21上，所述行程检测装置5包括设置在一个端板压板21上的激光位移传感器发射器和设置在另一个端板压板21上的激光位移传感器接收器，所述激光位移传感器发射器和激光位移传感器接收器分别实现激光的发射和接收，能够实现激光测距，从而完成两个端板压板21之间的距离的实时反馈；所述压力检测装置6为设置在所述端板压板21上的压力传感器，所述端板压板21带动压力传感器抵接在封装板上，在端板压板21挤压封装板的过程中，通过压力传感器能够实时检测挤压力的大小；
本实施例中，为了对电芯模组进行保护，所述压力检测装置6的优先级高于行程检测装置5，即先通过压力检测装置6判断其施加的压力，当压力满足条件时，再通过行程检测装置5判断是否满足尺寸要求，当压力检测装置检测到已经达到了预设的压力值，此时如果尺寸没有达到预设的要求，则说明电芯模组的内尺寸或封装板的尺寸没有达到要求，此时不能对电芯模组进行焊接，这样能够保证在挤压电芯模组时不会出现过压的情况；如果设置行程检测装置5的优先级高于压力检测装置6，即在挤压过程中先到达尺寸的要求，当电芯模组的内尺寸或封装板的尺寸没有达到要求，此时有可能会出现过压的情况，会对电芯模组造成损伤，严重的情况下还会存在安全隐患。
参照图3所示，所述侧板加压组件3包括用于抵接在封装板上的侧板压板31和带动侧板压板31移动的压板驱动源32，所述侧板压板31上设置有至少三组绝缘压头33，所述绝缘压头33分别抵接在封装板的两端和中间位置，防止在抵压的过程中封装板变形，同时也保证将封装板完全抵压在电芯模组上，两组所述压板驱动源32同步带动两侧板压板31移动，所述压板驱动源32为气缸驱动源，所述气缸驱动源由同一真空发生器提供气源。
参照图4所示，所述销孔定位机构7包括滑移模组71、升降模组72和插销机构73，所述滑移模组71设置在支撑架上，所述滑移模组71包括导轨、沿所述导轨滑动的滑板、带动所述滑板移动的滑板驱动源；所述升降模组72设置在所述滑板上，所述升降模组72包括滑动设置在所述滑板上的升降台和带动所述升降台移动的升降驱动源；所述插销机构73包括设置在所述升降台上的插销定位板，所述插销定位板由滑移模组和升降模组同步带动在电芯模组上方移动，在所述插销定位板上设置有向电芯底座方向突出能够插接到封装板上的定位销，将定位销插接到封装板中，完成销孔配合，从而实现封装板的定位。
参照图5所示，所述顶盖加压组件4设置在所述滑移模组的滑板上，所述顶盖加压组件4包括用于抵接在封装板上的顶板压板41和带动所述顶板压板41的顶板驱动源42，所述顶板压板41为绝缘板，所述顶板驱动源42安装在所述滑板上，所述滑板与所述顶板压板41之间设置有多根导向杆43，通过多根导向杆43共同支撑所述顶板压板41，使顶板压板41抵压在封装板上的力均匀分布。
参照图6所示，所述烟尘收集装置8包括罩设在封装板外的收集罩81和与所述收集罩81连通的收集管82，所述收集罩81上预留有供焊接组件穿管的空隙，在收集焊接残渣的同时不会与正常的焊接工作干涉；所述焊接烟尘收集装置8还包括推动所述收集罩81向封装板方向移动的收集罩驱动源83，所述收集罩驱动源83带动收集罩81抵接到封装板上。
本申请的电芯模组焊接夹具的具体工作过程为：
首先将电芯模组及包覆在电芯模组外的端板、侧板、顶盖全部放入到电芯底座1中，开启封装板加压定位机构，通过端板加压组件2、侧板加压组件3和顶盖加压组件4同步将封装板抵压在电芯模组外，在抵压的过程中，通过行程检测装置5和压力检测装置6对封装板进行定位检测，将实时监测的压力值和尺寸值与预设的值进行比较，直到达到预设标准，并且，通过销孔定位机构7，对设置在电芯模组最上方的封装板进行机械式的孔销定位检测，从而判定电芯模组的内外尺寸符合要求，对封装板进行焊接，在焊接时，通过焊接烟尘收集装置8，对焊接进行除尘处理。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种电芯模组焊接夹具，其特征在于：包括：
电芯底座，用于承载电芯模组和包覆在电芯模组外待焊接的封装板；
封装板加压定位机构，包括围绕在电芯底座外周设置的两组端板加压组件、两组侧板加压组件和一组设置在电芯底座上方的顶盖加压组件，所述封装板加压机构推动封装板向电芯模组的方向移动，将封装板紧压在电芯模组外周，对封装板进行定位，所述端板加压组件上设置有行程检测装置和压力检测装置，所述行程检测装置和压力检测装置配合对封装板进行定位检测；
销孔定位机构，设置在电芯底座的上方，对设置在电芯模组最上方的封装板进行机械式的孔销定位检测。
2.根据权利要求1所述的电芯模组焊接夹具，其特征在于：两组所述端板加压组件沿电芯底座的长度延伸方向对称设置，两组所述端板加压组件同步向电芯模组方向施加压力，两组所述侧板加压组件沿电芯底座的宽度延伸方向对称设置，两组所述侧板加压组件同步向电芯模组方向施加压力。
3.根据权利要求1所述的电芯模组焊接夹具，其特征在于：所述端板加压组件包括用于抵接在封装板上的端板压板，所述端板压板为绝缘板，两片所述端板压板由同一丝杆模组带动同步相向运动，所述丝杆模组包括丝杆驱动源和由丝杆驱动源带动的两段牙丝相反的丝杆，每段所述丝杆上均套设有沿丝杆移动的丝杆座，两片所述端板分别连接在不同的丝杆座上。
4.根据权利要求3所述的电芯模组焊接夹具，其特征在于：所述行程检测装置和压力检测装置均设置在端板压板上，所述行程检测装置包括设置在一个端板压板上的激光位移传感器发射器和设置在另一个端板压板上的激光位移传感器接收器；所述压力检测装置为设置在所述端板压板上的压力传感器，所述端板压板带动压力传感器抵接在封装板上。
5.根据权利要求4所述的电芯模组焊接夹具，其特征在于：所述压力检测装置的优先级高于行程检测装置，即先通过压力检测装置判断其施加的压力，当压力满足条件时，再通过行程检测装置判断是否满足尺寸要求。
6.根据权利要求1所述的电芯模组焊接夹具，其特征在于：所述侧板加压组件包括用于抵接在封装板上的侧板压板和带动侧板压板移动的压板驱动源，所述侧板压板上设置有至少三组绝缘压头，所述绝缘压头抵接在封装板的两端和中间位置，两组所述压板驱动源同步带动两侧板压板移动。
7.根据权利要求1所述的电芯模组焊接夹具，其特征在于：所述销孔定位机构包括滑移模组、升降模组和插销机构，所述插销机构包括由滑移模组和升降模组同步带动的插销定位板，在所述插销定位板上设置有向电芯底座方向突出能够插接到封装板上的定位销。
8.根据权利要求7所述的电芯模组焊接夹具，其特征在于：所述顶盖加压组件设置在所述滑移模组上，所述顶盖加压组件包括用于抵接在封装板上的顶板压板和带动所述顶板压板的顶板驱动源，所述顶板压板为绝缘板，所述顶板驱动源安装在所述滑移模组上，所述滑移模组与所述顶板压板之间设置有多根导向杆。
9.根据权利要求1所述的电芯模组焊接夹具，其特征在于：在所述电芯底座的侧面还设置有焊接烟尘收集装置，所述烟尘收集装置包括罩设在封装板外的收集罩和与所述收集罩连通的收集管，所述收集罩上预留有供焊接组件穿管的空隙。
10.根据权利要求9所述的电芯模组焊接夹具，其特征在于：所述焊接烟尘收集装置还包括推动所述收集罩向封装板方向移动的收集罩驱动源，所述收集罩驱动源带动收集罩抵接到封装板上。
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