CN216607588U - 电芯焊接机构 - Google Patents

Abstract

电芯焊接机构，包括：相对设置的焊针和焊棒，所述焊针和所述焊棒之间可相对运动，还包括焊针插入组件及焊棒移动组件；所述焊针插入组件包括夹持焊针的焊针夹紧块、采集所述焊针焊接时焊接压力的压力传感器以及驱动所述焊针夹紧块移动的伺服电机，所述压力传感器将采集的焊接压力值反馈给所述伺服电机的驱动器，驱动器根据反馈的焊接压力值控制所述伺服电机调节焊针的移动；所述焊棒移动组件带动所述焊棒远离或靠近所述焊针。本实用新型采用伺服电机来控制焊针的移动，伺服电机的驱动器可以根据反馈的焊接压力值自动调节焊针的插入位置，配合焊棒移动组件控制焊棒升降，提高了焊接压力的稳定性，保证了焊接质量。

Description

电芯焊接机构

技术领域

本实用新型属于锂电池制造设备技术领域，具体涉及一种用于圆柱型锂电池的电芯和钢壳焊接的焊接机构。

背景技术

生产圆柱锂电池时，将电芯放入钢壳后，要将电芯和钢壳焊接在一起。目前主要采用电阻焊的方式来焊接钢壳与电芯，电阻焊焊机的电源负极通过负极焊棒与钢壳相连，电源正极与焊针相连，将焊针插入电芯的中心孔，焊针穿过中心孔一直伸至电芯底部和钢壳相接触的位置，然后将电芯底部的金属片与钢壳压紧，通电焊接。现有的焊接设备，焊针的插入是通过凸轮机构驱动，因此焊针插入电芯的行程不可调节，当焊针的长度不同或安装位置不同时，焊针插入电芯的位置也会发生变化，而焊针插入位置的变化会影响压力弹簧的伸缩量，从而引起焊接压力波动，并进一步影响焊接质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以焊针插入位置可调、保证焊接质量的电芯焊接机构。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

电芯焊接机构，包括：相对设置的焊针和焊棒，所述焊针和所述焊棒之间可相对运动，还包括焊针插入组件及焊棒移动组件；所述焊针插入组件包括夹持焊针的焊针锁紧块、采集所述焊针焊接时焊接压力的压力传感器以及驱动所述焊针锁紧块移动的伺服电机，所述压力传感器将采集的焊接压力值反馈给所述伺服电机的驱动器，驱动器根据反馈的焊接压力值控制所述伺服电机调节焊针的移动；所述焊棒移动组件带动所述焊棒远离或靠近所述焊针。

进一步的，所述焊针插入组件还包括第一安装座和可移动地设置于所述第一安装座上的第一滑块，所述焊针锁紧块设置于所述第一滑块上，所述伺服电机驱动所述第一滑块在所述第一安装座上移动。

进一步的，所述压力传感器与所述焊针同轴设置。

进一步的，所述第一滑块上还设置有焊针导向块，所述焊针导向块上设置有供所述焊针穿过的导向孔，所述导向孔的竖截面形状为倒锥形。

进一步的，所述焊棒移动组件包括第二安装座、可移动地设置于所述第二安装座上的第二滑块、设置于所述第二滑座上的焊棒安装座、与所述第二滑块相连的驱动连杆，所述焊棒安装在所述焊棒安装座上，所述驱动连杆带动所述第二滑块移动。

进一步的，所述第一安装座上设置有涡流冷却管，所述涡流冷却管向所述焊针输出冷空气。

进一步的，还包括磨针组件，所述磨针组件包括磨针盒、设置于所述磨针盒内的磨针轮、驱动所述磨针轮转动的磨针电机，所述磨针盒的盖板上设置有供所述焊针穿过的通孔。

进一步的，所述磨针组件还包括吸尘管，所述吸尘管的一端与所述磨针盒内连通、另一端和吸尘泵相连。

进一步的，所述通孔处设置有焊针导向部，所述焊针导向部具有一竖截面形状为倒锥形的通孔。

进一步的，所述焊针插入组件、焊棒移动组件和磨针组件设置于一安装架上，所述安装架上设置有一可水平移动的滑台，所述焊针插入组件设置于所述滑台上，并可在焊接位置和打磨位置之间移动，所述滑台将所述焊针插入组件移动至打磨位置时，焊针可穿入所述磨针盒内，所述滑台将所述焊针插入组件移动至焊接位置时，焊针和焊棒相对。

进一步的，所述安装架上设置有用于对所述滑台进行限位的前限位部和后限位部，所述前限位部和所述后限位部分别位于所述滑台移动方向上的前方和后方。

由以上技术方案可知，本实用新型采用伺服电机来控制焊针的移动，不仅焊针的行程可调，而且设置了压力传感器，通过压力传感器采集焊针焊接时受到的压力，伺服电机的驱动器可以根据压力传感器反馈的焊接压力值自动调节焊针的插入位置，通过闭环的控制方式提高焊针插入位置的精确度，保证焊接压力的稳定性，同时配合可上下移动的焊棒，可以把电芯和钢壳更好地压紧在一起，保证焊接质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例另一角度的结构示意图；

图3为本实用新型实施例焊针插入组件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例焊针插入组件另一角度的结构示意图；

图5为本实用新型实施例焊棒移动组件的结构示意图；

图6为本实用新型实施例磨针组件的结构示意图；

图7为本实用新型实施例磨针组件盖板打开后的示意图；

图8为本实用新型实施例安装架的结构示意图。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

为了让本实用新型的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本实用新型实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。

参照图1和图2，本实施例的电芯焊接机构包括安装架1、焊针2、焊棒 3、焊针插入组件以及焊棒移动组件，焊针2和焊棒3上下相对设置，且两者间可相对运动。焊针插入组件和焊棒移动组件均设置于安装架1上，焊针插入组件用于控制焊针2的升降，从而控制焊针在电芯中心孔的动作过程，焊棒移动组件用于控制焊棒3的升降。待焊接的电芯位于焊棒3的上方。焊针在多次焊接后，底面光洁度、长度会发生变化，需要打磨焊针底面和调整焊针位置来保证焊接质量，作为本实用新型的一个优选实施方式，在安装架1上还设置有磨针组件。

结合图1、图2、图3和图4所示，本实施例的焊针插入组件包括第一安装座4、伺服电机5、第一滑块6、焊针导向块7、焊针锁紧块8、压力传感器9。第一安装座4设置于安装架1上，本实施例的第一安装座4具有一竖直设置的壁板4-1，第一滑块6可上下移动地设置于壁板4-1(第一安装座4)上，本实施例中，第一滑块6和壁板4-1之间采用导轨+凹槽的结构相连，在壁板 4-1上设置沿竖直方向延伸的导轨，第一滑块6上设置于导轨相配合的凹槽，从而第一滑块6可沿导轨在竖直方向上移动。焊针导向块7设置于第一安装座 4上，焊针锁紧块8和压力传感器9均设置于第一滑块6上，焊针锁紧块8位于焊针导向块7的上方，焊针2由焊针锁紧块8夹持。本实施例的焊针锁紧块和第一滑块是相互独立的分体结构，但在其它的实施例中焊针锁紧块和第一滑块也可以是一体的。焊针导向块7上设置有供焊针2穿过的导向孔，导向孔的竖截面形状为进口大出口小的倒锥形，用于引导焊针2穿入电芯的中心孔中。压力传感器9与焊针锁紧块8相接触，从而采集焊针2受到的压力，并将压力采集信息反馈给伺服电机5的驱动器，驱动器根据反馈的压力信息调节伺服电机的输出、控制焊针的移动，当焊接压力反馈异常时伺服电机可自适应调节焊针插入位置，来保证焊接压力的稳定。伺服电机5固定安装在壁板4-1上，本实施例的伺服电机5通过丝杆传动结构带动第一滑块6上下移动，丝杆传动结构包括丝杆5-1、丝杆螺母5-2、连接件5-3，伺服电机5的输出轴通过联轴器与丝杆5-1相连，丝杆螺母5-2安装在丝杆5-1上，丝杆螺母5-2通过连接件 5-3与滑块6相连，从而伺服电机5可以驱动第一滑块6上下移动。作为本实用新型的一个优选实施例，在壁板4-1上还设置有涡流冷却管10，涡流冷却管 10的输入端与外部的压缩空气源相连，压缩空气输入涡流冷却管10后，从涡流冷却管10的输出端输出冷空气，吹向焊针2，从而达到给焊针2降温的效果。

焊棒3对应设置于焊针2的下方，结合图1、图2和图5，焊棒移动组件包括第二安装座11、第二滑块12、焊棒安装座13、驱动连杆14。第二安装座 11安装在安装架1上，第二滑块12可上下移动地设置于第二安装座11上，在第二滑块12和第二安装座11之间设置有绝缘垫15。焊棒安装座13设置于第二滑块12上，焊棒3设置于焊棒安装座13上。第二滑块12与驱动连杆14相连，驱动连杆14在驱动单元(未图示)的驱动下，带动第二滑块12(焊棒) 上下移动，和焊针2相配合，对电芯和钢壳进行焊接。本实施例的驱动单元采用电机，电机的输出轴与凸轮相连，凸轮与驱动连杆14相接触，电机带动凸轮旋转，凸轮转动时带动驱动连杆1上下运动，从而带动焊棒3上下移动。

作为本实用新型的一种优选实施方案，在安装架1上设置了磨针组件，用于对焊针进行打磨。如图6和图7所示，磨针组件包括磨针轮16、磨针电机 17、磨针盒18、磨针支架19。磨针支架19安装在安装架1上，磨针盒18安装在磨针支架19上，磨针轮16设置于磨针盒18内，磨针盒18的顶板上设置有供焊针穿过的通孔。将磨针轮设置在一个封闭的盒体内，一方面可以减少磨针时产生的粉尘污染环境，同时盒体也可以起到防止磨针时火花飞溅的作用，提高生产安全性。更优选的，本实施例还设置了吸尘管20，吸尘管20的一端和磨针盒18内连通、另一端和吸尘泵(未图示)相连，吸尘管20可以通过负压抽风的方式将磨针盒18内的粉尘抽走。更优选的，为了便于将焊针导入磨针盒18内进行打磨，在磨针盒18的顶板的通孔处设置有焊针导向部21，焊针导向部21具有一竖截面形状为倒锥形的通孔，方便将焊针导入磨针盒18内。磨针电机17安装在磨针支架19上，电机的输出轴通过联轴器和磨针轮16的转轴相连，驱动磨针轮16转动，对插入磨针盒18内的焊针进行打磨。

本实施例的磨针组件设置在焊针2的后下方，焊针插入组件设置在一可水平移动的滑台22上，结合图1、图2和图8所示，滑台22设置于安装架1顶板上的导向滑轨23上，并在滑台驱动气缸24的作用下可沿导向滑轨23移动。在安装架1上还设置有前限位部24和后限位部25，前限位部24和后限位部25分别位于滑台22移动方向上的前方和后方，用于限制滑台22移动超出安装架1。焊接时，滑台22移动到安装架1的前部，焊针2和焊棒3相配合对电芯和钢壳进行焊接，当焊针需要打磨时，滑台22向后移动，带动焊针2移动到磨针组件的上方，然后控制焊针2下降，插入磨针盒18中，进行打磨。通过设置磨针组件，在焊针的焊接次数达到设定值时，可转移焊针至磨针机构处自动打磨焊针底面，提高设备的自动化程度和设备稼动率。本实施例的磨针机构采用砂轮转动的形式对焊针底面进行打磨，结构紧凑，空间占用相对小。

下面对本实施例的焊接机构的动作流程作进一步的说明：

电池移送到焊接工位后，焊棒移动组件驱动(负极)焊棒3向上移动，使焊棒3从下往上顶住电芯的钢壳底面；

焊针插入组件带动(正极)焊针2插入电芯的中心孔，并移动至与电芯底部的金属片相接触，将电芯与钢壳压在一起；

焊棒3和焊针2通电焊接；

焊接完后，焊棒3向下复位，焊针2向上复位，重复以上步骤对其他移送至焊接工位的电池进行焊接。

当焊针达到设定的焊接次数后，将焊针2水平向后移动至磨针组件的上方，控制焊针2向下移动，插入磨针盒18中，磨针电机17驱动磨针轮16旋转，磨针轮16对插入磨针盒18中的焊针底面进行打磨，同时吸尘管20吸走磨针产生的粉尘。磨针完成后，各部件回原位。

本实用新型采用伺服电机来控制焊针的移动，焊针的行程可调，并设置了压力传感器，可以根据反馈的焊接压力值自动调节焊针插入位置，同时配合可上下移动的焊棒，可以把电芯和钢壳更好地压紧在一起，提高了焊接压力的稳定性。在更具体的技术方案中，将焊针与压力传感器同轴布置(如图2)，即焊针的轴线和压力传感器的轴线重合，可以避免焊针和压力传感器因不同轴产生弯矩，影响压力传感器反馈值的准确性，保证了焊针插入电芯中心孔的位置精度。

当然，本实用新型的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本实用新型的构思得到许多不同的具体方案，例如，作为移动驱动单元，电机的传动结构还可以采用其他的方式，如丝杆传动、皮带传动、链条传动、联轴器传动等；滑动配合的结构除了可以采用导轨和凹槽的结构外，也可以采用导槽和凸块的配合结构；前述实施例为了提高效率，采用双工位的结构，在其他的实施例中也可以是单工位或更多的工位；诸如此等改变以及等效变换均应包含在本实用新型所述的范围之内。

Claims (10)

1.电芯焊接机构，包括：相对设置的焊针和焊棒，所述焊针和所述焊棒之间可相对运动，其特征在于：还包括焊针插入组件及焊棒移动组件；

所述焊针插入组件包括夹持焊针的焊针锁紧块、采集所述焊针焊接时焊接压力的压力传感器以及驱动所述焊针锁紧块移动的伺服电机，所述压力传感器将采集的焊接压力值反馈给所述伺服电机的驱动器，驱动器根据反馈的焊接压力值控制所述伺服电机调节焊针的移动；

所述焊棒移动组件带动所述焊棒远离或靠近所述焊针。

2.如权利要求1所述的电芯焊接机构，其特征在于：所述焊针插入组件还包括第一安装座和可移动地设置于所述第一安装座上的第一滑块，所述焊针锁紧块设置于所述第一滑块上，所述伺服电机驱动所述第一滑块在所述第一安装座上移动。

3.如权利要求1所述的电芯焊接机构，其特征在于：所述压力传感器与所述焊针同轴设置。

4.如权利要求2所述的电芯焊接机构，其特征在于：所述第一安装座上还设置有焊针导向块，所述焊针导向块上设置有供所述焊针穿过的导向孔，所述导向孔的竖截面形状为倒锥形。

5.如权利要求1所述的电芯焊接机构，其特征在于：所述焊棒移动组件包括第二安装座、可移动地设置于所述第二安装座上的第二滑块、设置于所述第二滑块上的焊棒安装座、与所述第二滑块相连的驱动连杆，所述焊棒安装在所述焊棒安装座上，所述驱动连杆带动所述第二滑块移动。

6.如权利要求2所述的电芯焊接机构，其特征在于：所述第一安装座上设置有涡流冷却管，所述涡流冷却管向所述焊针输出冷空气。

7.如权利要求1所述的电芯焊接机构，其特征在于：还包括磨针组件，所述磨针组件包括磨针盒、设置于所述磨针盒内的磨针轮、驱动所述磨针轮转动的磨针电机，所述磨针盒的盖板上设置有供所述焊针穿过的通孔。

8.如权利要求7所述的电芯焊接机构，其特征在于：所述磨针组件还包括吸尘管，所述吸尘管的一端与所述磨针盒内连通、另一端和吸尘泵相连。

9.如权利要求7所述的电芯焊接机构，其特征在于：所述焊针插入组件、焊棒移动组件和磨针组件设置于一安装架上，所述安装架上设置有一可水平移动的滑台，所述焊针插入组件设置于所述滑台上，并可在焊接位置和打磨位置之间移动，所述滑台将所述焊针插入组件移动至打磨位置时，焊针可穿入所述磨针盒内，所述滑台将所述焊针插入组件移动至焊接位置时，焊针和焊棒相对。

10.如权利要求9所述的电芯焊接机构，其特征在于：所述安装架上设置有用于对所述滑台进行限位的前限位部和后限位部，所述前限位部和所述后限位部分别位于所述滑台移动方向上的前方和后方。

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