CN117644291B - 一种顶盖预点焊装置及电芯入壳设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接技术领域，具体的说是一种顶盖预点焊装置及电芯入壳设备，包括夹持机构和激光焊接机构；夹持机构包括基板，基板上安装有升降杆，基板上开设有固定孔，固定孔内放置电芯外壳；基板的上表面上开设有滑动槽，滑动槽内安装有顶板顶板与滑动槽的内壁之间安装有弹簧；基板上安装有电机，电机驱动顶板朝向电芯外壳方向移动；顶板包括侧边板和转角板，顶板侧面开设有凹槽，凹槽内安装有拉绳，拉绳两端分别固定在两个电机的输出轴上，顶板远离电芯外壳侧面呈向外凸出的弧形分布；本发明结构简单，可对电芯外壳进行充分的挤压、夹紧，使电芯外壳与顶盖之间相互紧贴，避免两者之间出现缝隙，影响顶盖预点焊的进行以及焊接效果。

Description

一种顶盖预点焊装置及电芯入壳设备

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体的说是一种顶盖预点焊装置及电芯入壳设备。

背景技术

方形电池制作过程中，需要将电芯放入电池壳体内，再将顶盖焊接到壳体上，在顶盖的焊接过程中，需要先对顶盖进行预点焊，将顶盖定位在壳体上，然后再沿着顶盖和壳体的连接处进行完整的焊接，将顶盖连接在壳体上，电池才能够正常使用。

现有技术中多采用面压结构将电芯压装入壳，其在压装过程中由于受力不均使预焊处间隙过大，如面压结构的中部位置连接驱动件，即驱动件施加于面压结构的作用力主要集中于面压结构的中部，面压结构的边沿处受力小于中部位置，电池边部位置未被充分按压，进而导致焊接过程中，壳体及顶盖与电芯之间未充分紧贴，两者之间存在缝隙，在焊接过程中，激光从缝隙处进入到电芯外壳内，对电芯造成损伤，影响到电芯的质量与安全性。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，对电芯外壳进行充分的挤压、夹紧，使电芯外壳与顶盖之间相互紧贴，避免两者之间出现缝隙，影响顶盖预点焊的进行以及焊接效果，本发明提出一种顶盖预点焊装置及电芯入壳设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述一种顶盖预点焊装置，包括夹持机构和激光焊接机构，所述激光焊接机构位于夹持机构的上方；

所述夹持机构包括基板，所述基板的下表面上安装有升降杆，所述基板上的中间位置开设有固定孔，所述固定孔内放置电芯外壳，所述电芯外壳的开口处安装有顶盖；

所述基板的上表面上开设有滑动槽，所述滑动槽内安装有顶板，所述顶板包括安装板，所述安装板上安装有滑块，所述滑块安装在滑动槽内，所述安装板上安装有挤压板，所述挤压板与电芯外壳相互接触，所述顶板与滑动槽的内壁之间安装有弹簧，所述弹簧的一端连接在滑块远离电芯外壳的侧面上；

所述基板的上表面上安装有电机，所述电机驱动顶板朝向电芯外壳方向移动；

所述顶板包括侧边板和转角板两种，所述侧边板正对电芯外壳上的两条长边和两条短边，所述转角板正对电芯外壳上四角处的转角；

所述顶板远离电芯外壳的侧面上开设有凹槽，所述凹槽内安装有拉绳；

所述电机在基板上对称设置，所述拉绳的两端分别卷绕固定在两个电机的输出轴上；

所述顶板远离电芯外壳的侧面呈向外凸出的弧形分布，各个所述顶板上呈弧形的边位于同一个圆上，所述安装板、滑块以及挤压板远离电芯外壳的侧面处于同一个弧形面上。

优选的，所述挤压板的表面上安装有隔离层，所述隔离层与电芯外壳的表面相互接触，所述隔离层为耐高温胶带。

优选的，所述挤压板的表面上安装有导热层，所述隔离层安装在导热层上；

所述导热层为平板热管。

优选的，所述导热层与电芯外壳接触的侧面的上端设置有凸起，所述凸起上设置有引导弧面，所述电芯外壳的上端面的边缘与引导弧面相互接触。

优选的，所述顶板的侧壁上安装有挡块，所述挡块对拉绳在凹槽中的移动进行保护。

优选的，所述基板的下表面上安装有导向块，所述导向块上开设有通孔，所述通孔与固定孔相互重合，所述通孔远离固定孔的一端设置有倒角面；

所述导向块由摩擦系数小的陶瓷材料制成。

一种电芯入壳设备，采用上述任一项所述的顶盖预点焊装置对装入电芯的电芯外壳和顶盖进行预点焊。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述一种顶盖预点焊装置及电芯入壳设备，通过设置侧边板、转角板、凹槽、拉绳以及电机，能够对电芯外壳的四边以及四边上的转角进行充分的挤压夹紧，保证电芯外壳与顶盖之间紧密接触，避免两者之间存在缝隙，导致顶盖预点焊时激光从缝隙处进入到电芯内，导致电芯损坏。

2.本发明所述一种顶盖预点焊装置及电芯入壳设备，通过设置导热层、隔离层以及以引导弧面，通过引导弧面对电芯外壳上端面的边沿进行挤压，使得电芯外壳开口处的边沿会向着顶盖方向歪斜、弯曲，进而对电芯外壳与顶盖的接触处可能存在的缝隙进行贴合、遮蔽以及使得两者贴合的更加紧密，保证焊接时激光不会进入到电芯外壳内部，对电芯造成损坏。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明顶盖预点焊装置工作时的主视图；

图2是本发明顶盖预点焊装置未工作时的结构示意图；

图3是本发明顶盖预点焊装置中基板第一视角的结构示意图；

图4是本发明顶盖预点焊装置中基板第二视角的结构示意图；

图5是本发明顶盖预点焊装置中顶板的结构示意图；

图6是本发明顶盖预点焊装置中顶板与电芯外壳接触处的局部结构示意图；

图7是图2中A处局部放大图；

图8是图6中B处局部放大图；

图中：基板1、升降杆11、固定孔2、导向块21、倒角面211、滑动槽3、电芯外壳4、顶盖41、顶板5、侧边板51、安装板511、挤压板512、转角板52、弹簧53、滑块54、拉绳6、电机61、挡块62、导热层7、隔离层71、引导弧面72。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图8所示，本发明所述一种顶盖预点焊装置，包括夹持机构和激光焊接机构，所述激光焊接机构位于夹持机构的上方；

所述夹持机构包括基板1，所述基板1的下表面上安装有升降杆11，所述基板1上的中间位置开设有固定孔2，所述固定孔2内放置电芯外壳4，所述电芯外壳4的开口处安装有顶盖41；

所述基板1的上表面上开设有滑动槽3，所述滑动槽3内安装有顶板5，所述顶板5包括安装板511，所述安装板511上安装有滑块54，所述滑块54安装在滑动槽3内，所述安装板511上安装有挤压板512，所述挤压板512与电芯外壳4相互接触，所述顶板5与滑动槽3的内壁之间安装有弹簧53，所述弹簧53的一端连接在滑块54远离电芯外壳4的侧面上；

所述基板1的上表面上安装有电机61，所述电机61驱动顶板5朝向电芯外壳4方向移动；

所述顶板5包括侧边板51和转角板52两种，所述侧边板51正对电芯外壳4上的两条长边和两条短边，所述转角板52正对电芯外壳4上四角处的转角；

将电芯和顶盖41插入到电芯外壳4内后，通过传送带或机械臂将电芯外壳4移动到夹持机构的下方，之后，通过控制器控制由气缸、液压缸和电动推杆中任一种充当的升降杆11收缩，带动基板1逐渐下降，使得电芯外壳4逐渐从固定孔2内向上伸出，之后，控制器控制电机61启动，使得各顶板5对应的电机61带动其朝向电芯外壳4方向移动，如电机61通过带动转动的螺杆使顶板5发生移动，从而使电芯外壳4受到顶板5的挤压，以便于电芯外壳4与顶盖41之间相互紧贴，避免存在缝隙，导致预点焊时激光从缝隙中射入，对电芯产生损坏，或者影响到顶盖41的预点焊效果，同时，在顶板5对电芯外壳4进行挤压夹紧，使电芯外壳4与顶盖41之间紧贴后，控制器控制激光焊接机构对顶盖41进行预点焊，同时，在完成预点焊后，激光焊接机构对顶盖41进行满焊处理；

同时，在预点焊过程中，通过设置的侧边板51，对电芯外壳4上的两条长边和两条短边进行挤压，使得电芯外壳4上的长边和短边都能够充分的接触顶盖41，避免在长边、短边和顶盖41之间存在缝隙，进而影响到顶盖41预点焊的进行和预点焊的质量；

同时，通过设置的转角板52，对电芯外壳4上的四角处的转角进行挤压与夹紧，进一步的保证电芯外壳4上的四个转角处也能与顶盖41上对应的位置相互紧贴，避免在电芯外壳4的四边都受到挤压并紧贴到顶盖41上之后，电芯外壳4的转角处出现变形、导致转角处于顶盖41之间出现缝隙，影响到后续预点焊的进行以及预点焊的质量；

所述顶板5远离电芯外壳4的侧面上开设有凹槽，所述凹槽内安装有拉绳6；

所述电机61在基板1上对称设置，所述拉绳6的两端分别卷绕固定在两个电机61的输出轴上；

通过在顶板5上开设凹槽，并在凹槽中安装拉绳6，之后，在两个电机61启动后，会使得拉绳6的两端分被卷绕到两个电机61的输出轴上，进而使得拉绳6上的自由长度缩短、拉绳6对其围绕的顶板5产生挤压，使得顶板5逐渐向着电芯外壳4的方向移动，同时，由于基板1上开设有滑动槽3，并且滑动槽3正对电芯外壳4上的各边以及各转角，因此，在拉绳6逐渐卷绕到电机61的输出轴上、拉绳6逐渐收紧时，各个顶板5能够稳定、准确的沿着各自的滑动槽3向着电芯外壳4方向移动，从而对电芯外壳4上的长边、短边以及转角处进行挤压，使得电芯外壳4上的长边、短边和转角处都能够与顶盖41相互紧贴，避免缝隙的存在，从而保证顶盖41预点焊的质量；

同时，通过电机61对拉绳6进行卷绕，使得拉绳6收紧并带动顶板5向着电芯外壳4进行挤压，能够方便进行对顶板5运动的控制，保证所有的顶板5都能紧贴并挤压电芯外壳4，使电芯外壳4与顶盖41之间紧贴、无缝隙，同时，在过程中，由于拉绳6的两端分别卷绕在两个电机61的输出轴上以及拉绳6能够在凹槽中相对顶板5发生滑动，从而降低对两个电机61运动的同步率的要求，只要能够保证拉绳6被卷绕，即可使得顶板5对电芯外壳4进行挤压夹紧。

作为本发明一种实施方式，所述顶板5远离电芯外壳4的侧面呈向外凸出的弧形分布，各个所述顶板5上呈弧形的边位于同一个圆上，所述安装板511、滑块54以及挤压板512远离电芯外壳4的侧面处于同一个弧形面上；

由于电芯外壳4呈长方形，在拉绳6收紧时，会使得对应电芯外壳4的各个顶板5受到的作用力存在差距，容易影响到对电芯外壳4进行挤压夹紧的效果，如对应电芯外壳4上短边的顶板5受到的作用力容易过大，导致电芯外壳4的短边处发生变形，影响电芯外壳4上短边处与顶盖41之间的预点焊和后续的满焊，以及对应电芯外壳4上长边的顶板5受到的作用力容易过小，导致电芯外壳4上的长边不能紧贴顶盖41，使得顶盖41与电芯外壳4的长边之间存在缝隙，进而导致预点焊时激光从缝隙处漏进电芯，对电芯产生损伤，因此，通过在顶板5的侧面上设置位于同一个圆上的、向外凸出的弧形分布，使得拉绳6在收紧时对各个顶板5的作用力均匀分布，避免各个顶板5对电芯外壳4的作用力过大或过小，导致电芯外壳4发生变形或者不能紧贴顶盖41存在缝隙，从而尽可能的保证顶盖41预点焊的质量良好。

作为本发明一种实施方式，所述挤压板512的表面上安装有隔离层71，所述隔离层71与电芯外壳4的表面相互接触，所述隔离层71为耐高温胶带；

在顶板5对电芯外壳4进行接触、挤压，使得电芯外壳4与顶盖41之间相互紧贴，避免在预点焊过程中两者之间存在缝隙的过程中，顶板5与电芯外壳4之间会充分接触且存在相互作用力，而电芯外壳4的厚度相对较薄，在两者相互接触并挤压时，容易出现划痕或者压痕，影响后续生产的电池的质量和安全性，因此，在挤压板512的表面上安装耐高温胶带组成的隔离层71，避免挤压板512与电芯外壳4之间的直接接触，以免在电芯外壳4上留下痕迹或划痕，导致后续生产得到的电池的质量和安全性受到影响，同时，也能利用隔离层71对挤压板512受到的摩擦进行隔离，避免挤压板512在长时间使用后出现磨损，导致挤压板512的外形尺寸发生变形，影响到对后续电芯外壳4的挤压与固定，使预点焊过程中顶盖41与电芯外壳4之间存在缝隙。

作为本发明一种实施方式，所述挤压板512的表面上安装有导热层7，所述隔离层71安装在导热层7上；

所述导热层7为平板热管；

由于电芯外壳4的厚度相对较薄，在激光焊接机构对电芯外壳4进行预点焊以及后续的满焊时，电芯外壳4容易在焊接过程中产生的热应力作用下发生变形，进而对得到的电池的质量产生不良影响，因此，通过在挤压板512上安装由平板热管制成的导热层7，使得导热层7能够紧贴在电芯外壳4上，以便于焊接过程中产生的热量能够通过导热层7进行扩散，使电芯外壳4在焊接时的热量集中区域减小、受焊接影响的热影响区域，即升温区域扩大，从而利用焊接时产生的热量对电芯外壳4上焊接点之前的区域进行预热、对焊接点之后的区域进行缓冷，从而降低预点焊以及满焊过程中热应力对电芯外壳4的影响，避免或减小热应力引起的电芯外壳4变形，保证得到的电池质量、安全性良好。

作为本发明一种实施方式，所述导热层7与电芯外壳4接触的侧面的上端设置有凸起，所述凸起上设置有引导弧面72，所述电芯外壳4的上端面的边缘与引导弧面72相互接触；

通过在导热层7的上端处设置具有引导弧面72的凸起，使得电芯外壳4在被顶板5接触以及挤压过程中，电芯外壳4上端面上的边沿能够受到引导弧面72的影响，向着顶盖41的方向微量的歪斜、弯曲，从而进一步的利用电芯外壳4上开口处的边沿的轻微变形对电芯外壳4与顶盖41之间可能存在的缝隙进行遮蔽或掩盖，保证激光焊接机构对顶盖41进行预点焊以及后续的满焊过程中，不会出现激光从缝隙中穿过，对电芯外壳4内的电芯产生损伤，影响到制得的电池的质量与安全性，同时，通过设置的具有引导弧面72的凸起，对可能存在的顶板5对电芯外壳4挤压夹紧时存在的疏漏、缺陷进行进一步的弥补，充分保证电芯外壳4与顶盖41之间的相互紧贴，避免或降低两者之间存在缝隙的可能性。

作为本发明一种实施方式，所述顶板5的侧壁上安装有挡块62，所述挡块62对拉绳6在凹槽中的移动进行保护；

由于基板1上的顶板5通过拉绳6的收紧，来带动其向着电芯外壳4的方向移动，以便对顶盖41进行预点焊和后续的满焊，而在完成预点焊或后续的满焊后，拉绳6会重新放松，进而使得顶板5在弹簧53的作用下向着远离电芯外壳4的方向移动，在顶板5移动的过程中，拉绳6会在顶板5上的凹槽中滑动、且拉绳6会在弹簧53作用下保持相对绷紧的状态，同时，通过在顶板5上安装挡块62，利用挡块62对顶板5上的凹槽进行遮挡与封闭，从而使得拉绳6在滑动过程中受到限制，避免拉绳6在意外情况下从凹槽中脱离，影响对顶板5的驱动。

作为本发明一种实施方式，所述基板1的下表面上安装有导向块21，所述导向块21上开设有通孔，所述通孔与固定孔2相互重合，所述通孔远离固定孔2的一端设置有倒角面211；

所述导向块21由摩擦系数小的陶瓷材料制成；

通过设置导向块21，使得基板1在升降杆11的带动下向下运动时，能够方便电芯外壳4插入到固定孔2中，避免电芯外壳4的位置存在偏差，导致基板1向下移动时，电芯外壳4不能顺利的进入到固定孔2中，且电芯外壳4还会被下降的基板1挤压变形，导致电芯外壳4损坏，同时，利用摩擦系数小的陶瓷材料制成导向块21，避免导向块21长时间使用后发生过大的磨损，以及降低电芯外壳4通过导向块21后，电芯外壳4表面上出现划痕的可能性。

一种电芯入壳设备，采用上述任一项所述的顶盖预点焊装置对装入电芯的电芯外壳4和顶盖41进行预点焊。

具体工作流程如下：

将电芯和顶盖41插入到电芯外壳4内后，通过传送带或机械臂将电芯外壳4移动到夹持机构的下方，之后，通过控制器控制升降杆11收缩，带动基板1逐渐下降，使得电芯外壳4逐渐从固定孔2内向上伸出，之后，控制器控制电机61启动，使得各顶板5对应的电机61带动其朝向电芯外壳4方向移动，使电芯外壳4与顶盖41之间相互紧贴，之后，控制器控制激光焊接机构对顶盖41进行预点焊，同时，在完成预点焊后，激光焊接机构对顶盖41进行满焊处理；

同时，在预点焊过程中，通过设置的侧边板51，对电芯外壳4上的两条长边和两条短边进行挤压；

同时，通过设置的转角板52，对电芯外壳4上的四角处的转角进行挤压与夹紧；

通过在顶板5上开设凹槽，并在凹槽中安装拉绳6，之后，在两个电机61启动后，会使得拉绳6的两端分被卷绕到两个电机61的输出轴上，进而使得拉绳6上的自由长度缩短、拉绳6对其围绕的顶板5产生挤压，使得顶板5逐渐向着电芯外壳4的方向移动，从而对电芯外壳4上的长边、短边以及转角处进行挤压；

通过在顶板5的侧面上设置位于同一个圆上的、向外凸出的弧形分布，使得拉绳6在收紧时对各个顶板5的作用力均匀分布；

在挤压板512的表面上安装耐高温胶带组成的隔离层71，避免挤压板512与电芯外壳4之间的直接接触，以免在电芯外壳4上留下痕迹或划痕；

通过在挤压板512上安装由平板热管制成的导热层7，使得导热层7能够紧贴在电芯外壳4上，以便于焊接过程中产生的热量能够通过导热层7进行扩散，从而利用焊接时产生的热量对电芯外壳4上焊接点之前的区域进行预热、对焊接点之后的区域进行缓冷，从而降低预点焊以及满焊过程中热应力对电芯外壳4的影响；

通过在导热层7的上端处设置具有引导弧面72的凸起，使得电芯外壳4在被顶板5接触以及挤压过程中，电芯外壳4上端面上的边沿能够受到引导弧面72的影响，向着顶盖41的方向微量的歪斜、弯曲，从而进一步的利用电芯外壳4上开口处的边沿的轻微变形对电芯外壳4与顶盖41之间可能存在的缝隙进行遮蔽或掩盖；

由于基板1上的顶板5通过拉绳6的收紧，来带动其向着电芯外壳4的方向移动，在完成预点焊或后续的满焊后，拉绳6会重新放松，进而使得顶板5在弹簧53的作用下向着远离电芯外壳4的方向移动，在顶板5移动的过程中，拉绳6会在顶板5上的凹槽中滑动、且拉绳6会在弹簧53作用下保持相对绷紧的状态，同时，通过在顶板5上安装挡块62，利用挡块62对顶板5上的凹槽进行遮挡与封闭，避免拉绳6在意外情况下从凹槽中脱离；

通过设置导向块21，使得基板1在升降杆11的带动下向下运动时，能够方便电芯外壳4插入到固定孔2中。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种顶盖预点焊装置，包括夹持机构和激光焊接机构，所述激光焊接机构位于夹持机构的上方；

其特征在于：所述夹持机构包括基板(1)，所述基板(1)的下表面上安装有升降杆(11)，所述基板(1)上的中间位置开设有固定孔(2)，所述固定孔(2)内放置电芯外壳(4)，所述电芯外壳(4)的开口处安装有顶盖(41)；

所述基板(1)的上表面上开设有滑动槽(3)，所述滑动槽(3)内安装有顶板(5)，所述顶板(5)包括安装板(511)，所述安装板(511)上安装有挤压板(512)，所述挤压板(512)与电芯外壳(4)相互接触，所述顶板(5)与滑动槽(3)的内壁之间安装有弹簧(53)；

所述基板(1)的上表面上安装有电机(61)，所述电机(61)驱动顶板(5)朝向电芯外壳(4)方向移动；

所述顶板(5)包括侧边板(51)和转角板(52)两种，所述侧边板(51)正对电芯外壳(4)上的两条长边和两条短边，所述转角板(52)正对电芯外壳(4)上四角处的转角；

所述顶板(5)远离电芯外壳(4)的侧面上开设有凹槽，所述凹槽内安装有拉绳(6)；

所述电机(61)在基板(1)上对称设置，所述拉绳(6)的两端分别卷绕固定在两个电机(61)的输出轴上；

所述顶板(5)远离电芯外壳(4)的侧面呈向外凸出的弧形分布，各个所述顶板(5)上呈弧形的边位于同一个圆上；

所述挤压板(512)的表面上安装有隔离层(71)，所述隔离层(71)与电芯外壳(4)的表面相互接触，所述隔离层(71)为耐高温胶带；

所述挤压板(512)的表面上安装有导热层(7)，所述隔离层(71)安装在导热层(7)上；

所述导热层(7)为平板热管；

所述导热层(7)与电芯外壳(4)接触的侧面的上端设置有凸起，所述凸起上设置有引导弧面(72)，所述电芯外壳(4)的上端面的边缘与引导弧面(72)相互接触。

2.根据权利要求1所述一种顶盖预点焊装置，其特征在于：所述顶板(5)的侧壁上安装有挡块(62)，所述挡块(62)对拉绳(6)在凹槽中的移动进行保护。

3.根据权利要求2所述一种顶盖预点焊装置，其特征在于：所述基板(1)的下表面上安装有导向块(21)，所述导向块(21)上开设有通孔，所述通孔与固定孔(2)相互重合，所述通孔远离固定孔(2)的一端设置有倒角面(211)；

所述导向块(21)由摩擦系数小的陶瓷材料制成。

4.一种电芯入壳设备，其特征在于：采用上述权利要求1-3任一项所述的顶盖预点焊装置对装入电芯的电芯外壳(4)和顶盖(41)进行预点焊。