CN112059420B - 一种集流盘焊接压头及其焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种集流盘焊接压头及其焊接方法，该集流盘焊接压头包括压头本体，压头本体具有用于贴附于集流盘的贴附面与对应贴附面的焊接面，焊接面上开设有朝向贴附面贯穿的工装孔；工装孔包括垂直段与倒角段，垂直段的一端形成于贴附面，垂直段的另一端连接倒角段的一端，倒角段沿工装孔的沿边呈周向排布，倒角段的另一端形成于焊接面；本发明基于倒角段为点焊机的枪头提供充裕的活动区间，可使得点焊机的枪头在以工装孔的沿边为焊接路径，进行集流盘的点焊的同时，有效防止将集流盘与压头本体焊接为一体，如此确保了对集流盘焊接的有效焊接面积，提高了焊接点的稳定性及电池导流的均匀性与稳定性，达到了较好的焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及电池加工技术领域，尤其涉及一种集流盘焊接压头及其焊接方法。
背景技术
电芯是电池最重要的组件，电芯在依次经过机械/超声波揉平、包胶、入壳、集流盘焊接、极耳折弯等工序的处理后，才能组装形成电池。由此，电芯的性能对电池性能起到直接的影响，在电池组装前的电芯制备过程十分重要。
当前，在进行集流盘焊接时，通常先将集流盘贴附于电芯的端部，再将焊接压头压覆于集流盘上，然后，将激光点焊机的枪头伸向焊接压头上开设的工装孔，并沿着工装孔的沿边对集流盘进行焊接作业。
然而，现有的焊接压头结构简单，仅仅在焊接压头上开设有直通状的工装孔，即工装孔的孔壁与焊接压头的端面垂直，而在进行集流盘焊接时，激光点焊机的枪头通常以预设的倾角伸向电芯的端部，基于集流盘上有限的焊接区域，现有的工装孔的结构形式进一步限制了激光点焊机的枪头的活动区间，导致激光点焊机在点焊的过程中不能贴近于工装孔的沿边进行焊接作业，影响到集流盘焊接的有效面积。同时，在集流盘的有效焊接面积减小的情况下，难以确保焊接点的稳定性及电池导流的均匀性与稳定性，还容易出现焊接压头与集流盘焊接为一体的情况，从而难以确保焊接质量。
发明内容
本发明实施例提供一种集流盘焊接压头及其焊接方法，用以解决当前在通过焊接压头进行集流盘焊接时，难以确保对集流盘焊接的有效焊接面积，容易出现焊接压头与集流盘焊接为一体的情况，导致影响到焊接质量的问题。
本发明实施例提供一种集流盘焊接压头，包括：压头本体与倒角段；所述压头本体具有用于贴附于集流盘的贴附面与对应所述贴附面的焊接面，所述焊接面上开设有朝向所述贴附面贯穿的工装孔；以及，所述工装孔包括垂直段与倒角段，所述垂直段的一端形成于所述贴附面，所述垂直段的另一端连接所述倒角段的一端，所述倒角段沿所述工装孔的沿边呈周向排布，所述倒角段的另一端形成于所述焊接面。
根据本发明一个实施例的集流盘焊接压头，所述倒角段的形状包括斜面倒角结构或圆倒角结构。
根据本发明一个实施例的集流盘焊接压头，所述工装孔的形状包括圆形、扇形、直线形、弯折形当中的任一种；和/或，所述工装孔包括多个，并用于相对于所述集流盘的盘心呈圆周排布。
根据本发明一个实施例的集流盘焊接压头，还包括：定位结构，所述定位结构形成于所述贴附面，并沿轴向环绕于所述工装孔的外侧，以用于对预焊接所述集流盘的电芯进行端部定位。
根据本发明一个实施例的集流盘焊接压头，所述定位结构为仿形槽，所述仿形槽的槽壁上形成有让位缺口，所述仿形槽的槽口形状用于与所述电芯的端部相适配，所述工装孔形成于所述仿形槽的槽底。
根据本发明一个实施例的集流盘焊接压头，所述仿形槽的槽壁从所述槽底到所述贴附面呈渐扩状；和/或，所述仿形槽的槽底形成有沿所述槽壁排布的环形定位槽。
根据本发明一个实施例的集流盘焊接压头，所述仿形槽的内壁面上形成有一层喷塑层。
根据本发明一个实施例的集流盘焊接压头，所述压头本体为金属定型构件；和/或，所述压头本体上还设有安装位。
本发明实施例还提供一种如上所述的集流盘焊接压头的集流盘焊接方法，包括：S1，将集流盘夹持于电芯的预焊接端与压头本体之间；S2，调整激光点焊机的空间坐标，控制激光点焊机的枪头伸向集流盘与工装孔的沿边的结合部，以工装孔的沿边为焊接路径，对集流盘实施点焊。
根据本发明一个实施例的集流盘焊接方法，S2进一步包括：采用激光点焊机进行集流盘焊接；和/或，在集流盘焊接中，实时监测压头本体的温度，采用冷却装置控制压头本体的温度维持在预设阈值区间内。
本发明实施例提供的一种集流盘焊接压头及其焊接方法，通过在压头本体上开设工装孔，设置沿着工装孔的沿边排布的倒角段，则在通过压头本体将集流盘压覆于电芯的端部，并对集流盘实施焊接操作时，由于设置倒角段为点焊机的枪头提供了充裕的活动区间，且设置垂直段又避免点焊机的枪头在沿着倒角段提供的活动区间进行焊接时，出现集流盘与压头本体焊接为一体的情况，从而可使得点焊机的枪头以工装孔的沿边为焊接路径，进行集流盘的点焊的同时，有效防止将集流盘与压头本体焊接为一体，如此确保了对集流盘焊接的有效焊接面积，提高了焊接点的稳定性及电池导流的均匀性与稳定性，从而达到了较好的焊接质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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是本发明实施例提供的第一种集流盘焊接压头的第一视角的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的第一种集流盘焊接压头的第二视角的结构示意图；
图3是本发明实施例所示的图1中集流盘焊接压头的主视结构示意图；
图4是本发明实施例所示的图1中集流盘焊接压头的后视结构示意图；
图5是本发明实施例提供的第二种集流盘焊接压头的结构示意图；
图6是本发明实施例所示的图5的主视结构示意图；
图7是本发明实施例所示的图5的后视结构示意图；
图8是本发明实施例所示的第三种集流盘焊接压头的第一视角的结构示意图；
图9是本发明实施例所示的第三种集流盘焊接压头的第二视角的结构示意图；
图10为本发明实施例所示的基于如上所述的集流盘焊接压头的集流盘焊接方法的流程图；
图11是本发明实施例所示的夹紧机构的结构示意图；
图12是本发明实施例所示的集流盘焊接压头在焊接压板上的安装结构示意图；
图13是本发明实施例所示的焊接移动机构的结构示意图。
图中，1、集流盘焊接压头；101、压头本体；102、工装孔；103、倒角段；104、仿形槽；105、让位缺口；106、环形定位槽；107、安装位；2、夹紧机构；21、第一伸缩驱动机构；22、定位头；23、第二伸缩驱动机构；24、焊接压板；3、固定基座；4、冷却板；5、电芯；6、集流盘；7、焊接移动机构；71、第一直线模组；72、第二直线模组；73、第三直线模组；8、调节基座；9、点焊机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图9所示，本实施例提供了一种集流盘焊接压头1，包括压头本体101与倒角段103；压头本体101具有用于贴附于集流盘的贴附面与对应贴附面的焊接面，焊接面上开设有朝向贴附面贯穿的工装孔102；工装孔102包括垂直段与倒角段103，其中，垂直段在图1至图9中未具体示意出，垂直段的一端形成于贴附面，垂直段的另一端连接倒角段103的一端，倒角段103沿工装孔102的沿边呈周向排布，倒角段103的另一端形成于焊接面。
具体的，本实施例通过在压头本体101上开设工装孔102，设置沿着工装孔102的沿边排布的倒角段103，则在通过压头本体101将集流盘压覆于电芯的端部，并对集流盘实施焊接操作时，由于设置倒角段103为点焊机9的枪头提供了充裕的活动区间，且设置垂直段又避免点焊机的枪头在沿着倒角段103提供的活动区间进行焊接时，出现集流盘与压头本体101焊接为一体的情况，从而可控制点焊机9的枪头以工装孔102的沿边为焊接路径，进行集流盘的点焊的同时，有效防止将集流盘与压头本体101焊接为一体，如此确保了对集流盘焊接的有效焊接面积，提高了焊接点的稳定性及电池导流的均匀性与稳定性，从而达到了较好的焊接质量。
在此应指出的是，本实施例所示的倒角段103可以为斜面倒角结构，该斜面倒角结构可以为沿工装孔102的沿边排布的呈10°-45°的倾角的倒角面，也可以为沿工装孔102的沿边排布的圆倒角结构，圆倒角结构的倒角半径可根据压头本体101的尺寸及实际焊接需求进行适应性设计。
优选地，本实施例所示的工装孔102的形状包括圆形、扇形、直线形、弯折形当中的任一种。其中，本实施例所示的弯折形可以为一次折弯状，如本领域所公知的“L”形或“V”形；也可以为二次折弯状，如本领域所公知的“C”形；还可以为多次折弯状，如本领域所公知的锯齿形。
与此同时，为了尽可能地增加焊点，确保集流盘焊接的均匀性与稳定性，本实施例所示的工装孔102设置有多个，多个工装孔102用于相对于集流盘的盘心呈圆周均匀排布。
如图1至图4所示，在其中一个具体实施例中，本实施例所示的工装孔102的形状优选为经过一次折弯的弯折形，该弯折形的弯折角度为100°-120°，且工装孔102具体设置有两个，两个工装孔102相对于压头本体101上的定位孔呈中心对称分布（相当于圆周均布），其中，该定位孔用于与集流盘的盘心或电芯的轴心同轴布置。
如图5至图7所示，在另一个具体实施例中，本实施例所示的工装孔102的形状优选为直线形，该工装孔102具体设置有三个，三个工装孔102相对于压头本体101上的定位孔呈圆周均布，且焊接时每个工装孔102均沿径向排布，从而在对电芯的端部进行集流盘焊接时，与各个工装孔102对应的焊点沿着电芯的径向排布，进而可确保集流盘导流的均匀性，大幅度降低电芯的内阻。
如图8至图9所示，在再一个具体实施例中，本实施例所示的工装孔102的形状优选为扇形，该工装孔102具体设置有三个，三个工装孔102相对于压头本体101上的定位孔呈圆周均布，从而在对电芯的端部进行集流盘焊接时，集流盘上的焊点分布在三个区域，并相应地沿圆周，每个区域的焊点可排布呈与工装孔102对应的扇形，如此尽可能地增大了焊点的有效区域，可确保集流盘导流的均匀性，大幅度降低电芯的内阻。
如图2所示，为了在进行集流盘焊接时对电芯的端部进行较好地定位，使得集流盘稳固地夹持于电芯的端部与压头本体101之间，本实施例还设置有定位结构，定位结构形成于压头本体101的贴附面，并沿周向环绕于工装孔102的外侧，以用于对预焊接集流盘的电芯进行端部定位。
在此应指出的是，本实施例所示的定位结构可以为形成于压头本体101的贴附面上的多个定位凸起，多个定位凸起用于沿电芯的端部呈圆周排布，以对电芯进行端部定位；定位结构也可以为形成于贴附面上的定位槽，可设置定位槽在结构上与电芯的端部相适配。当然，定位结构还还以为其它结构形式，如定位凸起与定位槽的组合结构，在此不作一一赘述。
如图2与图7所示，本实施例所示的定位结构为仿形槽104，仿形槽104的槽壁上形成有让位缺口105，仿形槽104的槽口形状用于与电芯的端部相适配，工装孔102形成于仿形槽104的槽底。
具体的，由于集流盘包括一体式的盘体部与软连接部，软连接部远离盘体部的一端用于连接电池的壳盖，从而基于集流盘的形状，本实施例通过在仿形槽104的槽壁上设置让位缺口105，可防止对软连接部的形状带来影响。如此，本实施例所示的仿形槽104既用于对电芯的端部进行定位，又用于对集流盘进行定位，在电芯的端部伸入至仿形槽104中时，集流盘将正好被夹持于电芯的端部与仿形槽104的槽底之间，确保了在进行集流盘焊接时，电芯、集流盘及压头本体101相互间保持稳定的组装结构。
如图2所示，本实施例所示的仿形槽104的槽壁从槽底到贴附面呈渐扩状，即仿形槽104的槽壁从其槽底到压头本体101的贴附面形成为喇叭状，从而基于对仿形槽104的槽壁形状设置，在对集流盘夹持的过程中，便于自动对电芯的端部进行同轴度校准。
与此同时，由于在电池加工过程中，电芯是在先穿入至电池壳内，再对其端部进行集流盘焊接，本实施例通过在仿形槽104的槽底设置沿其槽壁排布的环形定位槽106，可在电池壳的端部伸入至仿形槽104内后，进一步由环形定位槽106对电池壳的端部进行定位。
优选地，为了防止在集流盘焊接过程中产生的碎屑附着于压头本体101上，本实施例还在仿形槽104的内壁面上设置有一层喷塑层，其中，喷塑层可采用本领域所公知的静电粉末喷涂的方式将塑料粉末喷涂于仿形槽104的内壁面上，仿形槽104的内壁面包括仿形槽104的槽壁与槽底。由此，本实施例可基于喷塑层对碎屑较小的附着特性，确保了仿形槽104的内壁面的干净清洁，以满足进行多次集流盘焊接的质量要求。
另外，还应指出的是，本实施例所示的压头本体101为金属定型构件，其中，压头本体101可具体设置为铜压头。
与此同时，为了实现本实施例所示的压头本体101与搭载部件的可拆卸式连接，本实施例在压头本体101上还设有安装位107，其中，安装位107可以为设置于压头本体101的一侧或相对侧的安装孔位；与此同时，搭载部件可以为用于固定的电芯的夹具，可将夹具的其中一个夹持端抵接电芯的一端，夹具的另一个夹持端安装压头本体101，以便通过压头本体101将集流盘夹持于电芯的另一端。
如图10所示，本实施例还提供了一种如上所述的集流盘焊接压头1的集流盘焊接方法，包括：S1，将集流盘夹持于电芯的预焊接端与压头本体之间；S2，调整点焊机的空间坐标，控制点焊机的枪头伸向集流盘与工装孔的沿边的结合部，以工装孔的沿边为焊接路径，对集流盘进行逐次点焊。
具体的，本实施例在S1中对集流盘进行夹持时，可采用如图11所示的夹紧机构2，该夹紧机构2安装于固定基座3上，夹紧机构2的其中一个夹持端用于夹持电芯5的一端，夹紧机构2的另一个夹持端形成为用于夹持电芯5的另一端的焊接压板24，在焊接压板24上安装上述实施例所示的集流盘焊接压头1。
具体的，本实施例所示的夹紧机构2还包括第一伸缩驱动机构21与第二伸缩驱动机构23，夹紧机构2的其中一个夹持端形成为定位头22，定位头22用于同轴抵接电芯5的一端，第一伸缩驱动机构21的伸缩端连接定位头22，第二伸缩驱动机构23的伸缩端连接焊接压板24，在焊接压板24上安装上述实施例所示的集流盘焊接压头1时，可将集流盘6夹持于电芯5的另一端与集流盘焊接压头1之间。
与此同时，本实施例在S2中进行集流盘焊接时，可采用如图13所示的焊接移动机构7，该焊接移动机构7包括第一直线模组71、第二直线模组72及第三直线模组73，第一直线模组71的滑台用于沿X轴方向移动；第二直线模组72安装于第一直线模组71的滑台上，且第二直线模组72的滑台用于沿Y轴方向移动；第三直线模组73安装于第二直线模组72的滑台上，且第三直线模组73的滑台用于沿Z轴方向移动，其中，X轴、Y轴及Z轴彼此间相互垂直，本实施例所示的点焊机9安装于第三直线模组73的滑台上，如此基于焊接移动机构7，可对点焊机9相应枪头的空间位置进行第一次调整，使得点焊机9的枪头达到预设的空间坐标位置。
另外，本实施例所示的点焊机9的枪头通过调节基座8安装于第三直线模组73的滑台上，其中，调节基座8包括吊装架、翻转机构及伸缩调节机构，吊装架的上端安装于第三直线模组73的滑台上，吊装架的下端安装翻转机构，翻转机构上安装伸缩调节机构，伸缩调节机构的输出端安装点焊机9的枪头。如此，在具体进行点焊时，可通过调节基座8对点焊机9相应的枪头进行第二次调整，可基于翻转机构调节枪头相对于集流盘的倾角，通过伸缩调节机构进一步调节枪头距离预焊点的距离，其中，预焊点位于集流盘与工装孔的沿边的结合部。
由此，本实施例在对集流盘进行点焊时，可基于焊接移动机构7与调节基座8，控制点焊机9的枪头沿着焊接路径逐步移动，从而实现对集流盘的逐次点焊。由于在实施焊接操作时，倒角段103为点焊机9的枪头提供了充裕的活动区间，从而可控制点焊机9的枪头伸向集流盘与工装孔102沿边的结合部，以工装孔102的沿边为焊接路径，对集流盘实施点焊，并有效防止将集流盘与压头本体101焊接为一体，如此确保了对集流盘焊接的有效焊接面积，提高了焊接点的稳定性及电池导流的均匀性与稳定性，从而达到了较好的焊接质量。
在此应指出的是，本实施例在进行集流盘焊接时，上述实施例所示的点焊机可具体为激光点焊机。
如图12所示，由于焊接压板24为金属结构，本实施例所示的集流盘焊接压头1可拆卸式安装于焊接压板24上，为了确保焊接质量，防止因集流盘焊接压头1的温度过热而影响到集流盘的焊接质量，本实施例在进行集流盘焊接时，可在焊接压板24上安装温度传感器，以实时监测压头本体的温度。
与此同时，可在焊接压板24上安装冷却装置，冷却装置可以为如图11与图12所示的冷却板4，冷却板4内形成有冷却通道，冷却通道内用于通入冷却水，冷却通道的两端装有控制阀，其中，控制阀可以为本领域所公知的流量调节阀或压力调节阀，温度传感器通过控制模块通讯连接控制阀。由此，控制模块可根据温度传感器所监测的焊接压板24上的温度数据，对流量调节阀或压力调节阀的开度进行实时控制，以调节冷却板4输出的冷量，从而基于冷却板4的热传导作用，控制压头本体101的温度维持在预设阈值区间内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种集流盘焊接压头，其特征在于，包括：
压头本体，所述压头本体具有用于贴附于集流盘的贴附面与对应所述贴附面的焊接面，所述焊接面上开设有朝向所述贴附面贯穿的工装孔；以及，
所述工装孔包括垂直段与倒角段，所述垂直段的一端形成于所述贴附面，所述垂直段的另一端连接所述倒角段的一端，所述倒角段沿所述工装孔的沿边呈周向排布，所述倒角段的另一端形成于所述焊接面；
所述集流盘上的焊接路径沿着所述工装孔的沿边排布；所述倒角段用于为点焊机的枪头提供活动区间，所述垂直段用于防止所述集流盘与所述压头本体焊接为一体，所述压头本体上还设有定位孔，多个所述工装孔相对于所述定位孔呈中心对称分布；
还包括：定位结构，所述定位结构形成于所述贴附面，并沿周向环绕于所述工装孔的外侧，以用于对预焊接所述集流盘的电芯进行端部定位；
所述定位结构为仿形槽，所述仿形槽的槽壁上形成有让位缺口，所述仿形槽的槽口形状用于与所述电芯的端部相适配，所述工装孔形成于所述仿形槽的槽底；所述仿形槽的槽壁从所述槽底到所述贴附面呈渐扩状；和/或，所述仿形槽的槽底形成有沿所述槽壁排布的环形定位槽。
2.根据权利要求1所述的集流盘焊接压头，其特征在于，所述倒角段的形状包括斜面倒角结构或圆倒角结构。
3.根据权利要求1所述的集流盘焊接压头，其特征在于，所述工装孔的形状包括圆形、扇形、直线形、弯折形当中的任一种；和/或，所述工装孔包括多个，并用于相对于所述集流盘的盘心呈圆周排布。
4.根据权利要求1所述的集流盘焊接压头，其特征在于，所述仿形槽的内壁面上形成有一层喷塑层。
5.根据权利要求1至3任一所述的集流盘焊接压头，其特征在于，所述压头本体为金属定型构件；和/或，所述压头本体上还设有安装位。
6.一种采用如权利要求1至5任一所述的集流盘焊接压头的集流盘焊接方法，其特征在于，包括：
S1，将集流盘夹持于电芯的预焊接端与压头本体之间；
S2，调整点焊机的空间坐标，控制点焊机的枪头伸向集流盘与工装孔的沿边的结合部，以工装孔的沿边为焊接路径，对集流盘进行逐次点焊。
7.根据权利要求6所述的集流盘焊接方法，其特征在于，S2进一步包括：采用激光点焊机进行集流盘焊接；
和/或，在集流盘焊接中，实时监测压头本体的温度，采用冷却装置控制压头本体的温度维持在预设阈值区间内。
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