CN114029618B - 一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池激光焊接装置领域，具体为一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备及使用方法；所述锂电池激光焊接设备包括工作台、激光焊接装置、固定机构、存料机构和送料机构。该种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备，通过第一弹簧、活动限位板和托板的配合，使其可对不同直径的锂电池芯进行稳定加持，同时在调整螺栓和第一弹簧的配合下，调整第一辊筒的高度，使其与第二辊筒的配合下，可对不同厚度的电极片进行传送，结构简单且通用性较高，机械成本大大降低，通过两个传送带和托板的配合，可使锂电池电芯的摆放实现自动化，同时在存料机构和送料机构的配合下，实现电极片自动送料摆放，保证了生产的连续性，提高了生产效率。

Description

一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备及使用方法

技术领域

本发明涉及锂电池激光焊接装置领域，具体为一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备及使用方法。

背景技术

激光焊接是以激光束作为能量源，利用聚焦装置使激光聚集成高功率密度的光束照射在工件表面进行加热，在金属材料的热传导作用下材料内部溶化形成特定的溶池。采用激光焊接时，工件的热影响区较小、焊点小，焊接尺寸精度高、其焊接方式属于非接触性焊接，智能制造升级以及动力锂电池安全性能持续提升需求下，越来越先进的激光设备正在锂离子电池制造中发挥关键用途。

现有技术中存在如下问题没有得到良好的解决：1、在锂电池生产的过程中，需要通过电极片将多个锂电池电芯共同连接，大多数生产厂家，是由人工将整排的锂电池电芯对应相应型号的夹具里固定夹持，在对其进行焊接，但夹具的通用性不强，导致生产成本高；2、人工放置锂电池电芯和电极片的效率较低；3、电极片在焊接的过程中为保持稳定，需人工对其两侧进行按压，安全性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备及使用方法，以解决上述背景技术中提出的夹具通用性较低导致生产成本较高、人工放置锂电池电芯和电极片效率较低，且电极片在焊接的过程中稳定性和安全性较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备，包括工作台，所述工作台的顶部分别活动连接有两个传送带和固定连接有激光焊接装置、固定机构和存料机构，所述存料机构内壁的顶部固定连接有送料机构，所述存料机构内壁的一侧固定连接有电机，所述电机的输出端固定连接有凹轮轴，所述凹轮轴的另一端贯穿存料机构并与其边侧的传动轮的一侧固定连接，所述传动轮的另一端滑动连接有滑杆，所述滑杆的另一端固定连接有齿条，所述传动轮通过传动带与存料机构活动连接。

优选的，所述固定机构包括底座，所述底座固定连接在工作台的顶部，所述底座正面的上下两侧分别活动插接有活动限位板和托板，所述活动限位板的背面通过第一弹簧与底座固定连接，所述底座的背面固定连接有电子液压杆，所述电子液压杆的伸缩端贯穿底座并与其边侧托板的一侧固定连接，所述底座的一侧开设有贯穿至其另一侧的横槽，所述横槽内壁的底部活动连接有活动杆，所述活动杆的顶端贯穿底座并与其上方的压块固定连接，所述齿条活动穿插在横槽内，所述齿条与活动杆的下部啮合，所述活动杆外壁的一侧开设有滑槽，所述底座的背面螺纹连接有限位螺栓，所述限位螺栓的另一端贯穿底座并滑动连接在滑槽内，所述底座的一侧固定连接有挡架，所述托板和活动限位板相对的一侧夹持有锂电池。

优选的，所述存料机构包括机械盒，所述机械盒固定连接在工作台的顶部，所述机械盒的一侧开设有贯穿至其另一侧的通槽，所述机械盒的顶部的两侧均固定连接有限位框，所述限位框内滑动连接有滑动块，所述限位框的顶部螺纹连接有调整螺栓，所述调整螺栓贯穿限位框并与其内滑动块的顶端活动连接，所述调整螺栓上活动套接有第二弹簧，两个所述滑动块相对的一侧活动连接有第一辊筒，所述机械盒内壁相对的一侧活动连接有第二辊筒，所述第二辊筒的一端贯穿机械盒并与其边侧的皮带轮的一侧固定连接，所述皮带轮通过传动带与传动轮活动连接，所述机械盒顶部的四角均固定连接有限位柱，所述送料机构固定连接在机械盒内壁的顶部。

优选的，所述送料机构包括滑架，所述滑架固定连接在机械盒内壁的顶部，所述滑架内滑动连接有滑块，所述滑块内活动套接有第三弹簧和活动栓，所述活动栓的顶端贯穿滑架并活动穿插在通槽内，所述滑块内壁相对的一侧活动连接有长杆，所述长杆的底端与机械盒内壁相对的一侧活动连接，所述长杆的一侧活动连接有滚轮，所述滚轮的一侧与凹轮轴的一侧活动搭接，所述长杆的一侧通过第四弹簧与滑架的一侧固定连接。

优选的，所述活动杆由圆杆上固定套接斜齿轮组成，所述齿条的一侧开设有与斜齿轮相配合的斜齿牙。

优选的，所述固定机构位于两个传送带之间，所述两个传送带顶面的水平高度与托板内壁底面的水平高度相等。

优选的，所述滑杆的一侧开设有贯穿至其另一侧的弧形槽，所述传动轮与其向另一侧的端部滑动连接在弧形槽内。

本发明还提供一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备的使用方法，包括如下步骤：

S1、首先将通过靠近存料机构一侧的传动带，将需要焊接的锂电池传送至托板的顶部，在通过电子液压杆将托板平移至底座的顶部，在第一弹簧和活动限位板的配合下，随锂电池稳定夹持，避免焊接的过程中出现位移；

S2、然后启动的电机，带动凹轮轴和传动轮同步运转，当凹轮轴内凹的一侧转至滚轮的一侧，长杆在第四弹簧的作用下带动滑动块向靠近第二辊筒的一侧滑动，凸起的活动栓拨动最底部电极片的边侧，使其向第二辊筒与第一辊筒之间的间隙滑动；

S3、在传动带的传动效果下，第二辊筒同步旋转，在第一辊筒的配合下可对滑动出的电极片单张向锂电池顶部传送，通过转动两个调整螺栓可调节第一辊筒的水平高度，以适应不同电极片的厚度，电极片完全落于锂电池的顶部，受挡架的阻挡，避免滑出脱离设定位置，从而完成电极片的传送，当凹轮轴内凹的一侧脱离与滚轮的贴合，其突出的一侧推动滚轮带动滑动块向远离第二辊筒的方向滑动复位，当活动栓向脱离顶部下一个电极板底面的位置移动时，在第三弹簧的作用下，活动栓向上弹出，再次位于下一个电极片的边侧；

S4、活动栓复位的同时，在传动轮一侧端部与滑杆开设的弧形槽配合下，推动齿条向活动杆的一侧横向平移，与之啮合的活动杆随之旋转，在滑槽和限位螺栓的配合下，活动杆带动压块转动的同时下压，使其对电极片固定，便于激光焊接装置的焊接，焊接结束后，在电子液压杆的推动下，托板带动焊接好的锂电池组复位，在新的锂电池推动下，锂电池组向另一个传送带的顶部平移，完成一次焊接。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

本发明中，通过第一弹簧、活动限位板和托板的配合，使其可对不同直径的锂电池芯进行稳定加持，同时在调整螺栓和第一弹簧的配合下，调整第一辊筒的高度，使其与第二辊筒的配合下，可对不同厚度的电极片进行传送，结构简单且通用性较高，机械成本大大降低。

本发明中，通过两个传送带和托板的配合，可使锂电池电芯的摆放实现自动化，同时在存料机构和送料机构的配合下，实现电极片自动送料摆放，保证了生产的连续性，大大有效的提高了生产效率。

本发明中，通过齿条和活动杆的配合，可使送料机构完成送料后，带动压块旋转下压，对电极片进行固定，避免激光焊接装置在焊接的过程中，电极片出现位移，稳定性较好的同时，避免人工扶持电极片，提高了安全性。

附图说明

图1为本发明实施例所述锂电池激光焊接设备的第一立体结构示意图；

图2为图1中A处的放大视图；

图3为本发明实施例所述锂电池激光焊接设备的第二立体结构示意图；

图4为本发明实施例所述锂电池激光焊接设备的第三立体结构示意图；

图5为本发明实施例所述锂电池激光焊接设备的侧面结构示意图；

图6为本发明实施例所述锂电池激光焊接设备的送料机构中滑架等结构的立体示意图；

图7为本发明实施例所述锂电池激光焊接设备的送料机构中滑架等侧面结构示意图；

图8为本发明实施例所述锂电池激光焊接设备的固定机构中底座等侧面结构示意图；

图9为本发明实施例所述锂电池激光焊接设备的活动杆侧面结构示意图。

图中：1、工作台；2、传送带；3、激光焊接装置；4、固定机构；401、底座；402、活动限位板；403、托板；404、第一弹簧；405、电子液压杆；406、横槽；407、活动杆；408、压块；409、滑槽；410、限位螺栓；5、存料机构；501、机械盒；502、通槽；503、限位框；504、滑动块；505、调整螺栓；506、第二弹簧；507、第一辊筒；508、第二辊筒；509、皮带轮；510、限位柱；6、送料机构；601、滑架；602、滑块；603、第三弹簧；604、活动栓；605、长杆；606、滚轮；607、第四弹簧；7、电机；8、凹轮轴；9、传动轮；10、滑杆；11、齿条；12、传动带；13、锂电池。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术工作人员员在没有做出创造性劳动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。

请参阅图1至图9，本发明提供一种技术方案：一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备，包括工作台1，工作台1的顶部分别活动连接有两个传送带2和固定连接有激光焊接装置3、固定机构4和存料机构5，所述存料机构5内壁的顶部固定连接有送料机构6，所述存料机构5内壁的一侧固定连接有电机7，所述电机7的输出端固定连接有凹轮轴8，所述凹轮轴8的另一端贯穿存料机构5并与其边侧的传动轮9的一侧固定连接，传动轮9的另一端滑动连接有滑杆10，所述滑杆10的另一端固定连接有齿条11，传动轮9通过传动带12与存料机构5活动连接。

本实施例中，如图1、图3、图4、图8和图9所示，固定机构4包括底座401，所述底座401固定连接在工作台1的顶部，底座401正面的上下两侧分别活动插接有活动限位板402和托板403，所述活动限位板402的背面通过第一弹簧404与底座401固定连接，底座401的背面固定连接有电子液压杆405，所述电子液压杆405的伸缩端贯穿底座401并与其边侧托板403的一侧固定连接，底座401的一侧开设有贯穿至其另一侧的横槽406，所述横槽406内壁的底部活动连接有活动杆407，所述活动杆407的顶端贯穿底座401并与其上方的压块408固定连接，齿条11活动穿插在横槽406内，所述齿条11与活动杆407的下部啮合，活动杆407外壁的一侧开设有滑槽409，所述底座401的背面螺纹连接有限位螺栓410，所述限位螺栓410的另一端贯穿底座401并滑动连接在滑槽409内，底座401的一侧固定连接有挡架，托板403和活动限位板402相对的一侧夹持有锂电池13，滑槽409的侧截面为J型结构，通过第一弹簧404、活动限位板402和托板403的配合，使其可对不同直径的锂电池13芯进行稳定加持，同时在调整螺栓505和第一弹簧404的配合下，调整第一辊筒507的高度，使其与第二辊筒508的配合下，可对不同厚度的电极片进行传送，结构简单且通用性较高，机械成本大大降低。

本实施例中，如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，存料机构5包括机械盒501，所述机械盒501固定连接在工作台1的顶部，机械盒501的一侧开设有贯穿至其另一侧的通槽502，所述机械盒501的顶部的两侧均固定连接有限位框503，所述限位框503内滑动连接有滑动块504，所述限位框503的顶部螺纹连接有调整螺栓505，所述调整螺栓505贯穿限位框503并与其内滑动块504的顶端活动连接，所述调整螺栓505上活动套接有第二弹簧506，两个滑动块504相对的一侧活动连接有第一辊筒507，机械盒501内壁相对的一侧活动连接有第二辊筒508，所述第二辊筒508的一端贯穿机械盒501并与其边侧的皮带轮509的一侧固定连接，皮带轮509通过传动带12与传动轮9活动连接，机械盒501顶部的四角均固定连接有限位柱510，送料机构6固定连接在机械盒501内壁的顶部。

本实施例中，如图3、图5、图6和图7所示，送料机构6包括滑架601，所述滑架601固定连接在机械盒501内壁的顶部，滑架601内滑动连接有滑块602，所述滑块602内活动套接有第三弹簧603和活动栓604，所述活动栓604的顶端贯穿滑架601并活动穿插在通槽502内，滑块602内壁相对的一侧活动连接有长杆605，所述长杆605的底端与机械盒501内壁相对的一侧活动连接，长杆605的一侧活动连接有滚轮606，所述滚轮606的一侧与凹轮轴8的一侧活动搭接，长杆605的一侧通过第四弹簧607与滑架601的一侧固定连接。

本实施例中，如图3、图5、图6和图7所示，活动杆407由圆杆上固定套接斜齿轮组成，齿条11的一侧开设有与斜齿轮相配合的斜齿牙，通过齿条11和活动杆407的配合，可使送料机构6完成送料后，带动压块408旋转下压，对电极片进行固定，避免激光焊接装置3在焊接的过程中，电极片出现位移，稳定性较好的同时，避免人工扶持电极片，提高了安全性。

本实施例中，如图1、图3、图4、图8和图9所示，固定机构4位于两个传送带2之间，所述两个传送带2顶面的水平高度与托板403内壁底面的水平高度相等，通过两个传送带2和托板403的配合，可使锂电池13电芯的摆放实现自动化，同时在存料机构5和送料机构6的配合下，实现电极片自动送料摆放，保证了生产的连续性，大大有效的提高了生产效率。

本实施例中，如图3、图4、图5和图7所示，滑杆10的一侧开设有贯穿至其另一侧的弧形槽，传动轮9与其向另一侧的端部滑动连接在弧形槽内。

本发明实施例所述的一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备，其在在工作时的使用方法，步骤如下：

S1、首先将通过靠近存料机构5一侧的传动带12，将需要焊接的锂电池13传送至托板403的顶部，在通过电子液压杆405将托板403平移至底座401的顶部，在第一弹簧404和活动限位板402的配合下，随锂电池13稳定夹持，避免焊接的过程中出现位移；

S2、然后启动的电机7，带动凹轮轴8和传动轮9同步运转，当凹轮轴8内凹的一侧转至滚轮606的一侧，长杆605在第四弹簧607的作用下带动滑动块504向靠近第二辊筒508的一侧滑动，凸起的活动栓604拨动最底部电极片的边侧，使其向第二辊筒508与第一辊筒507之间的间隙滑动；

S3、在传动带12的传动效果下，第二辊筒508同步旋转，在第一辊筒507的配合下可对滑动出的电极片单张向锂电池13顶部传送，通过转动两个调整螺栓505可调节第一辊筒507的水平高度，以适应不同电极片的厚度，电极片完全落于锂电池13的顶部，受挡架的阻挡，避免滑出脱离设定位置，从而完成电极片的传送，当凹轮轴8内凹的一侧脱离与滚轮606的贴合，其突出的一侧推动滚轮606带动滑动块504向远离第二辊筒508的方向滑动复位，当活动栓604向脱离顶部下一个电极板底面的位置移动时，在第三弹簧603的作用下，活动栓604向上弹出，再次位于下一个电极片的边侧；

S4、活动栓604复位的同时，在传动轮9一侧端部与滑杆10开设的弧形槽配合下，推动齿条11向活动杆407的一侧横向平移，与之啮合的活动杆407随之旋转，在滑槽409和限位螺栓410的配合下，活动杆407带动压块408转动的同时下压，使其对电极片固定，便于激光焊接装置3的焊接，焊接结束后，在电子液压杆405的推动下，托板403带动焊接好的锂电池13组复位，在新的锂电池13推动下，锂电池13组向另一个传送带2的顶部平移，完成一次焊接。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术工作人员应该了解，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仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，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 (6)

1.一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备，包括工作台(1)，其特征在于：所述工作台(1)的顶部分别活动连接有两个传送带(2)和固定连接有激光焊接装置(3)、固定机构(4)和存料机构(5)，所述存料机构(5)内壁的顶部固定连接有送料机构(6)，所述存料机构(5)内壁的一侧固定连接有电机(7)，所述电机(7)的输出端固定连接有凹轮轴(8)，所述凹轮轴(8)的另一端贯穿存料机构(5)并与其边侧的传动轮(9)的一侧固定连接，所述传动轮(9)的另一端滑动连接有滑杆(10)，所述滑杆(10)的另一端固定连接有齿条(11)，所述传动轮(9)通过传动带(12)与存料机构(5)活动连接；

所述固定机构(4)包括底座(401)，所述底座(401)固定连接在工作台(1)的顶部，所述底座(401)正面的上下两侧分别活动插接有活动限位板(402)和托板(403)，所述活动限位板(402)的背面通过第一弹簧(404)与底座(401)固定连接，所述底座(401)的背面固定连接有电子液压杆(405)，所述电子液压杆(405)的伸缩端贯穿底座(401)并与其边侧托板(403)的一侧固定连接，所述底座(401)的一侧开设有贯穿至其另一侧的横槽(406)，所述横槽(406)内壁的底部活动连接有活动杆(407)，所述活动杆(407)的顶端贯穿底座(401)并与其上方的压块(408)固定连接，所述齿条(11)活动穿插在横槽(406)内，所述齿条(11)与活动杆(407)的下部啮合，所述活动杆(407)外壁的一侧开设有滑槽(409)，所述底座(401)的背面螺纹连接有限位螺栓(410)，所述限位螺栓(410)的另一端贯穿底座(401)并滑动连接在滑槽(409)内，所述底座(401)的一侧固定连接有挡架，所述托板(403)和活动限位板(402)相对的一侧夹持有锂电池(13)；

所述活动杆(407)由圆杆上固定套接斜齿轮组成，所述齿条(11)的一侧开设有与斜齿轮相配合的斜齿牙。

2.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备，其特征在于：所述存料机构(5)包括机械盒(501)，所述机械盒(501)固定连接在工作台(1)的顶部，所述机械盒(501)的一侧开设有贯穿至其另一侧的通槽(502)，所述机械盒(501)的顶部的两侧均固定连接有限位框(503)，所述限位框(503)内滑动连接有滑动块(504)，所述限位框(503)的顶部螺纹连接有调整螺栓(505)，所述调整螺栓(505)贯穿限位框(503)并与其内滑动块(504)的顶端活动连接，所述调整螺栓(505)上活动套接有第二弹簧(506)，两个所述滑动块(504)相对的一侧活动连接有第一辊筒(507)，所述机械盒(501)内壁相对的一侧活动连接有第二辊筒(508)，所述第二辊筒(508)的一端贯穿机械盒(501)并与其边侧的皮带轮(509)的一侧固定连接，所述皮带轮(509)通过传动带(12)与传动轮(9)活动连接，所述机械盒(501)顶部的四角均固定连接有限位柱(510)，所述送料机构(6)固定连接在机械盒(501)内壁的顶部。

3.根据权利要求2所述的一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备，其特征在于：所述送料机构(6)包括滑架(601)，所述滑架(601)固定连接在机械盒(501)内壁的顶部，所述滑架(601)内滑动连接有滑块(602)，所述滑块(602)内活动套接有第三弹簧(603)和活动栓(604)，所述活动栓(604)的顶端贯穿滑架(601)并活动穿插在通槽(502)内，所述滑块(602)内壁相对的一侧活动连接有长杆(605)，所述长杆(605)的底端与机械盒(501)内壁相对的一侧活动连接，所述长杆(605)的一侧活动连接有滚轮(606)，所述滚轮(606)的一侧与凹轮轴(8)的一侧活动搭接，所述长杆(605)的一侧通过第四弹簧(607)与滑架(601)的一侧固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备，其特征在于：所述固定机构(4)位于两个传送带(2)之间，所述两个传送带(2)顶面的水平高度与托板(403)内壁底面的水平高度相等。

5.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备，其特征在于：所述滑杆(10)的一侧开设有贯穿至其另一侧的弧形槽，所述传动轮(9)与其向另一侧的端部滑动连接在弧形槽内。

6.一种用于新能源汽车的锂电池激光焊接设备的使用方法，应用于权利要求1-5任意一项所述的锂电池激光焊接设备中，所述使用方法包括如下步骤：

S1、首先将通过靠近存料机构(5)一侧的传动带(12)，将需要焊接的锂电池传送至托板(403)的顶部，在通过电子液压杆(405)将托板(403)平移至底座(401)的顶部，在第一弹簧(404)和活动限位板(402)的配合下，随锂电池(13)稳定夹持，避免焊接的过程中出现位移；

S2、然后启动的电机(7)，带动凹轮轴(8)和传动轮(9)同步运转，当凹轮轴(8)内凹的一侧转至滚轮(606)的一侧，长杆(605)在第四弹簧(607)的作用下带动滑动块(504)向靠近第二辊筒(508)的一侧滑动，凸起的活动栓(604)拨动最底部电极片的边侧，使其向第二辊筒(508)与第一辊筒(507)之间的间隙滑动；

S3、在传动带(12)的传动效果下，第二辊筒(508)同步旋转，在第一辊筒(507)的配合下可对滑动出的电极片单张向锂电池(13)顶部传送，通过转动两个调整螺栓(505)可调节第一辊筒(507)的水平高度，以适应不同电极片的厚度，电极片完全落于锂电池(13)的顶部，受挡架的阻挡，避免滑出脱离设定位置，从而完成电极片的传送，当凹轮轴(8)内凹的一侧脱离与滚轮(606)的贴合，其突出的一侧推动滚轮(606)带动滑动块(504)向远离第二辊筒(508)的方向滑动复位，当活动栓(604)向脱离顶部下一个电极板底面的位置移动时，在第三弹簧(603)的作用下，活动栓(604)向上弹出，再次位于下一个电极片的边侧；

S4、活动栓(604)复位的同时，在传动轮(9)一侧端部与滑杆(10)开设的弧形槽配合下，推动齿条(11)向活动杆(407)的一侧横向平移，与之啮合的活动杆(407)随之旋转，在滑槽(409)和限位螺栓(410)的配合下，活动杆(407)带动压块(408)转动的同时下压，使其对电极片固定，便于激光焊接装置(3)的焊接，焊接结束后，在电子液压杆(405)的推动下，托板(403)带动焊接好的锂电池(13)组复位，在新的锂电池(13)推动下，锂电池(13)组向另一个传送带(2)的顶部平移，完成一次焊接。

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