CN211028535U

CN211028535U - 电池焊接设备

Info

Publication number: CN211028535U
Application number: CN201922062894.8U
Authority: CN
Inventors: 赵春雷; 罗启斌; 周永西
Original assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Current assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2029-11-26

Abstract

本实用新型提供了一种电池焊接设备，其包括机架、工作台、夹具机构、焊接机构以及压紧机构。所述工作台设置于所述机架。所述夹具机构设置于所述工作台且用于放置电芯和待焊接的连接构件。所述压紧机构设置于所述夹具机构的上方并能够靠近或远离所述夹具机构，以压紧或松开所述电芯的极耳和所述连接构件。焊接机构设置于所述机架且用于将所述电芯的极耳焊接到所述连接构件。

Description

电池焊接设备

技术领域

本实用新型涉及电池生产领域，尤其涉及一种电池焊接设备。

背景技术

二次电池如锂离子电池由于能量密度高，环境友好等优点被广泛应用于移动电话、笔记本电脑等电子装置。近年来，为了应对环境问题，汽油价格问题，以及能量存储问题，锂离子电池的应用已经快速扩展到油电混动车辆、轮船以及能量存储系统等。

二次电池通常包括电芯、电极端子和连接构件，连接构件连接电芯和电极端子。在二次电池的制造工艺中，通常先将多个电芯焊接到连接构件，然后再将连接构件焊接到电极端子。

实用新型内容

鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种电池焊接设备，其能保证电芯和连接构件的焊接强度，提升焊接效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电池焊接设备，其包括机架、工作台、夹具机构、焊接机构以及压紧机构。所述工作台设置于所述机架。所述夹具机构设置于所述工作台且用于放置电芯和待焊接的连接构件。所述压紧机构设置于所述夹具机构的上方并能够靠近或远离所述夹具机构，以压紧或松开所述电芯的极耳和所述连接构件。焊接机构设置于所述机架且用于将所述电芯的极耳焊接到所述连接构件。

在一些实施例中，所述压紧机构包括安装板、动力组件和压板，所述安装板连接于所述机架且位于所述夹具机构的上方，所述动力组件固定于所述安装板，所述压板连接于所述动力组件，且能够在所述动力组件的驱动下靠近或远离所述夹具机构。

在一些实施例中，所述压板设有通孔，所述通孔用于将所述电芯的极耳或所述连接构件露出。

在一些实施例中，所述压紧机构还包括除尘板，所述除尘板固定于所述压板的上侧且具有气道，所述气道的一端用于连接到负压设备，所述气道的另一端与所述通孔上侧的空间相对。

在一些实施例中，所述工作台可转动地连接于所述机架，所述焊接机构为多个并沿着所述工作台的转动方向间隔设置，所述压紧机构为多个并沿所述工作台的转动方向间隔设置。

在一些实施例中，所述夹具机构可转动地连接于所述工作台。

在一些实施例中，所述夹具机构包括支架、夹板组件、转轴、摆杆和旋块，所述支架设置于所述工作台的上侧，所述夹板组件固定于所述支架且用于放置所述电芯和所述的连接构件，所述转轴穿过所述工作台且可转动地连接于所述工作台，所述转轴的上端连接于所述支架，所述转轴的下端连接于所述摆杆，所述旋块可转动地连接于所述摆杆。所述电池焊接设备还包括导向机构，所述导向机构设置于机架且位于所述旋块的移动路径上；所述导向机构用于引导所述旋块移动，以带动所述摆杆转动。

在一些实施例中，所述导向机构包括旋转区和保持区，所述旋转区用于通过所述旋块带动所述摆杆转动，所述保持区用于保持所述摆杆的状态。

在一些实施例中，所述夹具机构还包括设于所述转轴的扭簧，且所述扭簧的一端连接于所述工作台，所述扭簧的另一端连接于所述摆杆。

在一些实施例中，所述夹具机构为多个且沿着所述工作台的转动方向间隔设置于所述工作台，所述夹具机构至少比所述压紧机构多两个。所述电池焊接设备还包括电芯上料机构、电芯下料机构和连接构件上料机构，所述电芯上料机构用于将所述电芯放置到所述夹具机构，所述连接构件上料机构用于将所述连接构件放置到所述夹具机构，所述电芯下料机构用于移走焊接完成后的电芯和连接构件。

本实用新型的有益效果如下：压紧机构可以在焊接过程中压紧极耳和连接构件，避免极耳和连接构件在焊接过程中晃动，保证连接强度。同时，压紧机构只需通过往复移动即可压紧或松开极耳，结构简单，工序短，有效地提升了焊接效率。

附图说明

图1为电池焊接设备的一示意图。

图2为电池焊接设备的简视图。

图3为电芯与连接构件的示意图。

图4为电池焊接设备的另一示意图，其中部分的构件省略。

图5为电池焊接设备的压紧机构的一示意图。

图6为电池焊接设备的压紧机构的另一示意图。

图7为电池焊接设备的夹具机构的示意图。

图8为电池焊接设备的导向机构的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1 机架

11 支撑柱

12 固定板

2 工作台

3 夹具机构

31 支架

32 夹板组件

33 转轴

34 摆杆

35 旋块

36 扭簧

4 焊接机构

5 压紧机构

51 安装板

52 动力组件

53 压板

531 通孔

54 除尘板

541 气道

6 导向机构

61 旋转区

62 保持区

7 电芯上料机构

8 电芯下料机构

9 连接构件上料机构

1000 电芯

1100 极耳

2000 连接构件

Z 上下方向

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，术语“多个”是指两个以上(包括两个)；除非另有规定或说明，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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申请中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

本申请的电池焊接设备应用于二次电池制造过程中的焊接工艺。二次电池通常包括电芯1000、顶盖组件、壳体和连接构件2000。电芯1000是二次电池实现充放电的核心构件，其包括主体和从主体延伸的极耳1100；电芯1000的极耳1100为两个，即正极极耳和负极极耳。电芯1000收容于具有开口的壳体内，顶盖组件连接于壳体并将壳体的开口密封。顶盖组件包括电极端子，二次电池通过电极端子实现与外部构件的电连接。连接构件2000连接极耳1100和电极端子。

在二次电池的制造工艺中，可以先将电芯1000的极耳1100焊接到连接构件2000，然后再将连接构件200焊接到电极端子。本申请的电池焊接设备应用于极耳1100和连接构件2000的焊接工艺。

参照图1和图2，本申请的电池焊接设备包括机架1、工作台2、夹具机构3、焊接机构4以及压紧机构5。

机架1可为框架结构，其作为整个电池焊接设备的基座，可固定于车间的地面上。工作台2设置于机架1，在一些实施例中，工作台2设置于机架1沿上下方向Z的上侧。夹具机构3设置于工作台2且用于放置电芯1000和待焊接的连接构件2000。

压紧机构5设置于夹具机构3的上方并连接于机架1，且压紧机构5能够靠近或远离夹具机构3。当压紧机构5靠近夹具机构3时，压紧机构5能够将电芯1000的极耳1100和连接构件2000压紧，以使极耳1100和连接构件2000紧密贴合，从而避免极耳1100和连接构件2000在焊接过程中晃动。焊接完成后，压紧机构5能够远离夹具机构3，从而将极耳1100和连接构件2000松开。

焊接机构4设置于机架1且用于将电芯1000的极耳1100焊接到连接构件2000。焊接机构4可为超声波焊接机。

当需要焊接电芯1000和连接构件2000时，先将连接构件2000和电芯1000放置到夹具机构3，并使极耳1100位于连接构件2000的上侧。然后，压紧机构5沿靠近夹具机构3的方向移动，从而从上方下压极耳1100，以使极耳1100与连接构件2000紧贴。再然后，焊接机构4焊接极耳1100和连接构件2000，焊接完成后，压紧机构5沿远离夹具机构3的方向移动并松开极耳1100。最后，将焊接在一起的电芯1000和连接构件2000取出。

在本申请中，压紧机构5可以在焊接过程中压紧极耳1100和连接构件2000，避免极耳1100和连接构件2000在焊接过程中晃动，保证连接强度。同时，压紧机构5只需通过往复移动即可压紧或松开极耳1100，结构简单，工序短，有效地提升了焊接效率。

参照图4至图6，压紧机构5包括安装板51、动力组件52和压板53，安装板51连接于机架1且位于夹具机构3的上方，动力组件52固定于安装板51，压板53连接于动力组件52，且能够在动力组件52的驱动下靠近或远离夹具机构3。

机架1包括框体、支撑柱11和固定板12，所述框体位于工作台2的下侧，支撑柱11的一端连接于所述框体并穿过工作台2，固定板连接于支撑柱11的另一端且位于所述工作台2的上方。安装板51连接于固定板12。

动力组件52包括气缸、导轨和传动块等构件，气缸和导轨固定于安装板51，导轨沿上下方向Z延伸，传动块连接于气缸且可滑动地设置于导轨。压板53可通过紧固件连接于所述传动块。

当需要焊接极耳1100和连接构件2000时，动力组件52驱动压板53向下移动以压紧极耳1100和连接构件2000。焊接完成后，动力组件52驱动压板53向下移动以松开极耳1100和连接构件2000。

压板53设有通孔531，通孔531用于将电芯1000的极耳1100或连接构件2000露出。在一些实施例中，电芯1000的极耳1100位于连接构件2000的上侧，通孔531能够电芯1000的极耳1100露出。通孔531能够将极耳1100的待焊接区域露出，便于焊接机构4实现极耳1100和连接构件2000的焊接。

压紧机构5还包括除尘板54，除尘板54固定于压板53的上侧且具有气道541，气道541的一端用于连接到负压设备，气道541的另一端与通孔531上侧的空间相对。在焊接过程中，负压设备通过气道541对通孔531上方的空间抽气，从而形成气流，气流能够将焊接过程中产生的焊屑抽离，从而减少附着在极耳1100上的焊屑。

除尘板54可通过紧固件连接于压板53，也可以与压板53一体成型。

电芯1000的正极极耳和负极极耳分别焊接于两个连接构件，所以每个电芯1000需要焊接两次。另外，在一些实施例中，一个连接构件2000需要与多个电芯1000焊接。

为了提高焊接效率，工作台2上可设置多个焊接工位。具体地，参照图2，工作台2可转动地连接于机架1。在一些实施例中，工作台2为圆盘状。

焊接机构4为多个并沿着工作台2的转动方向间隔设置，压紧机构5为多个并沿工作台2的转动方向间隔设置。在一些实施例中，焊接机构4和压紧机构5的数量可以相同，且焊接机构4和压紧机构5的位置对应。

在一些实施例中，一个焊接机构4对应一个焊接工位，且用于焊接一个电芯1000的一个极耳1100；对应地，各压紧机构5用于在对应的一个焊接工位压紧极耳1100和连接构件2000。

工作台2可以带动夹具机构3转动，依次经过多个焊接工位，并在不同的焊接工位焊接不同的极耳1100。因此，本申请的电池焊接设备可以有效地提升焊接效率。

在一些实施例中，电芯1000的正极极耳和负极极耳沿工作台2的径向内外布置。焊接时，焊接机构4焊接内侧的极耳1100的难度较大。因此，在一些实施例中，夹具机构3可转动地连接于工作台。

初始时，电芯1000的正极极耳位于外侧，焊接机构4可直接焊接正极极耳和连接构件2000；正极极耳焊接完成后，可通过转动夹具机构3，使负极极耳移动到外侧，此时，焊接机构4可以方便地焊接负极极耳。

在一些实施例中，参照图7，夹具机构3包括支架31、夹板组件32、转轴33、摆杆34和旋块35，支架31设置于工作台2的上侧，夹板组件32固定于支架31且用于放置电芯1000和连接构件2000，转轴33穿过工作台2且可转动地连接于工作台2，转轴33的上端连接于支架31，转轴33的下端连接于摆杆34，旋块35可转动地连接于摆杆34。旋块35可为轴承。

电池焊接设备还包括导向机构6，导向机构6设置于机架1且位于旋块35的移动路径上；导向机构6用于引导旋块35移动，以带动摆杆34转动。

如果没有导向机构6，那么在工作台2转动的过程中，旋块35的移动路径为圆形。而通过设置导向机构6，可以使旋块35沿着设定的移动路径运动，而不再是简单的圆形。在设定的移动路径中，旋块35能够会带动摆杆34转动，而摆杆34可经由转轴33和支架31带动夹板组件32转动。

参照图7和图8，随着工作台2的转动，当旋块35经过导向机构6时，导向机构6可以通过旋块35等构件带动夹板组件32转动；此时，夹板组件32上的电芯1000和连接构件2000也会相应的转动，进而实现正极极耳和负极极耳的内外切换。

导向机构6包括多个杆件，多个杆件固定于机架1且设置在旋块35的移动路径上，并引导旋块35的移动。只要能够使旋块35沿着设定的移动路径运动，杆件的形状、数量和位置不作限制。

导向机构6包括旋转区61和保持区62，旋转区61用于通过旋块35带动摆杆34转动，保持区62用于保持摆杆34的状态。当旋块35经过旋转区61时，旋转区61通过旋块35等构件带动电芯1000转动，实现正极极耳和负极极耳的内外切换。当旋块35经过保持区62时，旋块35不再带动摆杆34转动，此时，焊接机构4可以焊接极耳1100和连接机构2000。

夹具机构3还包括套设于转轴33的扭簧36，且扭簧36的一端连接于工作台2，扭簧36的另一端连接于摆杆34。当旋块35经过导向机构6时，导向机构6通过旋块35带动摆杆34转动，而摆杆34将扭簧36拧紧。当旋块35离开导向机构6后，在扭簧36的弹力作用下，摆杆34转动到初始的状态，从而再次实现正极极耳和负极极耳的内外切换。

为了进一步的提高焊接效率，夹具机构3为多个且沿着工作台2的转动方向间隔设置于工作台2。夹具机构3至少比压紧机构5多两个，以便于电芯1000和连接构件2000的上下料。

参照图1和图2，电池焊接设备还包括电芯上料机构7、电芯下料机构8和连接构件上料机构9，电芯上料机构7用于将电芯1000放置到夹具机构3，连接构件上料机构9用于将连接构件2000放置到夹具机构3，电芯下料机构8用于移走焊接完成后的电芯1000和连接构件2000。电芯上料机构7、电芯下料机构8和连接构件上料机构9均为机械手。

下面简述本申请的电池焊接设备在一实施例中的工作过程。

在本实施例中，电池焊接设备具有六个工位，即连接构件上料工位A、电芯上料工位B、第一焊接工位C、第二焊接工位D、第三焊接工位E和第四焊接工位F，六个工位沿工作台2的转动方向间隔设置。

夹具机构3为六个，并沿着工作台2的转动方向等角度地间隔设置于工作台2。焊接机构4为四个，并沿着工作台2的转动方向等角度地间隔设置于机架1，且四个焊接机构4的位置分别与四个焊接工位C、D、E、F对应。压紧机构5为四个，并沿着工作台2的转动方向等角度地间隔设置于固定板12，且四个压紧机构5的位置分别与四个焊接工位C、D、E、F对应。

在本实施例中，电池焊接设备用于将两个电芯1000的极耳1100焊接到两个连接构件4。

具体地，参照图2，随着工作台2的转动，当一个夹具机构3移动到连接构件上料工位A时，连接构件上料机构9将两个连接构件2000放置到所述一个夹具机构3的夹板组件32。

然后，工作台2沿逆时针方向转动60度，所述一个夹具机构3移动到电芯上料工位B，然后电芯上料机构7将来两个电芯1000放置到所述一个夹具机构3的夹板组件32。此时，参照图3，两个电芯1000的正极极耳(当然，也可以是负极极耳)位于外侧并与一个连接构件2000上下对应，两个电芯1000的负极极耳位于内侧并与另一个连接构件2000上下对应。

然后，工作台2沿逆时针方向转动60度，所述一个夹具机构3移动到第一焊接工位C。此时，位于第一焊接工位C的压紧机构5的压板53向下移动并压紧两个电芯1000和两个连接构件4，焊接机构4将一个电芯1000的正极极耳焊接于连接构件2000。焊接完成后，压紧机构5的压板53向上移动并松开电芯1000和连接构件4。

然后，工作台2沿逆时针方向转动60度，所述一个夹具机构3移动到第二焊接工位D。此时，位于第二焊接工位D的压紧机构5的压板53向下移动并压紧两个电芯1000和两个连接构件4，焊接机构4将另一个电芯1000的正极极耳焊接于连接构件2000。焊接完成后，压紧机构5的压板53向上移动并松开电芯1000和连接构件4。

然后，工作台2沿逆时针方向转动，在工作台2转动的过程中，所述一个夹具机构3的旋块35经过了导向机构6的旋转区61并进入了保持区62，旋转区61将所述一个夹具机构3的夹板组件32转动180度，从而使两个电芯1000的负极极耳移动到外侧。当工作台2沿逆时针方向转动60度后，所述一个夹具机构3移动到第三焊接工位E。此时，位于第三焊接工位E的压紧机构5的压板53向下移动并压紧两个电芯1000和两个连接构件4，焊接机构4将一个电芯1000的负极极耳焊接于连接构件2000。焊接完成后，压紧机构5的压板53向上移动并松开电芯1000和连接构件4。

然后，工作台2沿逆时针方向转动60度，所述一个夹具机构3移动到第四焊接工位F。在工作台2转动的过程中，所述一个夹具机构3的旋块35沿着保持区62运动。此时，位于第四焊接工位F的压紧机构5的压板53向下移动并压紧两个电芯1000和两个连接构件4，焊接机构4将另一个电芯1000的负极极耳焊接于连接构件2000。焊接完成后，压紧机构5的压板53向上移动并松开电芯1000和连接构件4。

然后，工作台2沿逆时针方向转动，在工作台2转动的过程中，所述一个夹具机构3的旋块35脱离导向机构6，在扭簧36的作用下，所述一个夹具机构3旋转至初始状态，以使两个电芯1000的正极极耳移动到外侧。当工作台2沿逆时针方向转动60度后，所述一个夹具机构3移动到连接构件上料工位A。电芯下料机构8将焊接在一起的电芯1000和连接构件2000移动到电池制造工艺的下一个工序，连接构件上料机构9再将两个连接构件2000放置到所述一个夹具机构3的夹板组件32，从而进入下一个循环。

在本申请中，六个夹具机构3可以同时进行上述的焊接工艺，从而有效地提高焊接效率，降低电池生产的成本。另外，夹具机构3的圆形的运动轨迹，可以有效地缩短工序，简化设备的结构。

Claims

1.一种电池焊接设备，其特征在于，包括机架(1)、工作台(2)、夹具机构(3)、焊接机构(4)以及压紧机构(5)；

所述工作台(2)设置于所述机架(1)；

所述夹具机构(3)设置于所述工作台(2)且用于放置电芯(1000)和待焊接的连接构件(2000)；

所述压紧机构(5)设置于所述夹具机构(3)的上方并能够靠近或远离所述夹具机构(3)，以压紧或松开所述电芯(1000)的极耳(1100)和所述连接构件(2000)；

焊接机构(4)设置于所述机架(1)且用于将所述电芯(1000)的极耳(1100)焊接到所述连接构件(2000)。

2.根据权利要求1所述的电池焊接设备，其特征在于，

所述压紧机构(5)包括安装板(51)、动力组件(52)和压板(53)，所述安装板(51)连接于所述机架(1)且位于所述夹具机构(3)的上方，所述动力组件(52)固定于所述安装板(51)，所述压板(53)连接于所述动力组件(52)，且能够在所述动力组件(52)的驱动下靠近或远离所述夹具机构(3)。

3.根据权利要求2所述的电池焊接设备，其特征在于，所述压板(53)设有通孔(531)，所述通孔(531)用于将所述电芯(1000)的极耳(1100)或所述连接构件(2000)露出。

4.根据权利要求3所述的电池焊接设备，其特征在于，所述压紧机构(5)还包括除尘板(54)，所述除尘板(54)固定于所述压板(53)的上侧且具有气道(541)，所述气道(541)的一端用于连接到负压设备，所述气道(541)的另一端与所述通孔(531)上侧的空间相对。

5.根据权利要求1所述的电池焊接设备，其特征在于，

所述工作台(2)可转动地连接于所述机架(1)，所述焊接机构(4)为多个并沿着所述工作台(2)的转动方向间隔设置，所述压紧机构(5)为多个并沿所述工作台(2)的转动方向间隔设置。

6.根据权利要求1所述的电池焊接设备，其特征在于，所述夹具机构(3)可转动地连接于所述工作台。

7.根据权利要求6所述的电池焊接设备，其特征在于，

所述夹具机构(3)包括支架(31)、夹板组件(32)、转轴(33)、摆杆(34)和旋块(35)，所述支架(31)设置于所述工作台(2)的上侧，所述夹板组件(32)固定于所述支架(31)且用于放置所述电芯(1000)和所述的连接构件(2000)，所述转轴(33)穿过所述工作台(2)且可转动地连接于所述工作台(2)，所述转轴(33)的上端连接于所述支架(31)，所述转轴(33)的下端连接于所述摆杆(34)，所述旋块(35)可转动地连接于所述摆杆(34)；

所述电池焊接设备还包括导向机构(6)，所述导向机构(6)设置于机架(1)且位于所述旋块(35)的移动路径上；所述导向机构(6)用于引导所述旋块(35)移动，以带动所述摆杆(34)转动。

8.根据权利要求7所述的电池焊接设备，其特征在于，

所述导向机构(6)包括旋转区(61)和保持区(62)，所述旋转区(61)用于通过所述旋块(35)带动所述摆杆(34)转动，所述保持区(62)用于保持所述摆杆(34)的状态。

9.根据权利要求8所述的电池焊接设备，其特征在于，

所述夹具机构(3)还包括套设于所述转轴(33)的扭簧(36)，且所述扭簧(36)的一端连接于所述工作台(2)，所述扭簧(36)的另一端连接于所述摆杆(34)。

10.根据权利要求5-9中任一项所述的电池焊接设备，其特征在于，

所述夹具机构(3)为多个且沿着所述工作台(2)的转动方向间隔设置于所述工作台(2)，所述夹具机构(3)至少比所述压紧机构(5)多两个；

所述电池焊接设备还包括电芯上料机构(7)、电芯下料机构(8)和连接构件上料机构(9)，所述电芯上料机构(7)用于将所述电芯(1000)放置到所述夹具机构(3)，所述连接构件上料机构(9)用于将所述连接构件(2000)放置到所述夹具机构(3)，所述电芯下料机构(8)用于移走焊接完成后的电芯(1000)和连接构件(2000)。