用于锂电池焊接设备的锂电池夹装装置

郝玲

摘要：现有的方形手机锂电池生产工艺中，一般以锂电池的边缘作为定位基准，采用这种定位方式，电池的外形尺寸对焊接质量影响较大，要确保焊接的合格率，就必须提高电池外形尺寸精度，后果是大幅度提高电池成本，如果能使电池的理论中心面与夹具的实际中心面重合，则会消除焊接质量对电池外形尺寸的依赖，从而有效降低生产成本。基于此，本文提出一种用于锂电池焊接设备的锂电池夹装装置。

关键词：锂电池；焊接设备；夹装装置

1用于焊接锂电池的焊接设备特征

其特征在于，包括将极耳、盖板固定在锂电池本体上的锂电池夹装装置，对锂电池夹装装置进行输送的输送装置，以及输送装置旁侧设置的用于焊接盖板、极耳和锂电池本体为一体的超声波焊接装置，锂电池夹装装置包括支撑板，支撑板的上板面上设置有用于安装锂电池本体的固定孔，固定孔的上方设置有用于压紧盖板、极耳固定在锂电池金属顶柱上部的压板，压板固定在一立状布置的升降杆的上端，升降杆与支撑板上设置的用于调节升降杆上、下移动的调节机构相连接，输送装置包括机架以及机架上设置的对支撑板相对应的两边部进行支撑和输送的第一、二输送机构，第一、二输送机构之间设置有用于截取输送装置上输送的锂电池夹装装置进行焊接的取料装置，取料装置包括升降台以及调节升降台沿铅垂方向进行移动的第一驱动机构，升降台上表面靠近输送装置出料端的一侧边部设置有立状布置的挡板，升降台靠近输送装置进料端的外侧设置有用于对升降台上的锂电池夹装装置进行固定的锁紧机构，锁紧机构包括支座以及调节支座沿铅垂方向进行移动的第二驱动机构，支座上设置有用于固定锂电池夹装装置的推板以及调节推板进行移动的第三驱动机构，推板与支座沿输送装置的输送方向构成滑动导向连接配合，挡板和推板均沿垂直于输送装置的输送方向设置，超声波焊接装置与升降台上、下對应布置；支撑板垂直于输送装置输送方向的一侧边部开设有定位孔，挡板靠近锁紧机构的一侧板面上设置有定位块，定位孔与定位块构成卡接定位配合；第一、二输送机构为输送辊/输送带/输送链构成，支撑板和机架上设置有对支撑板位置进行检测的到位检测组件。

2焊接夹具设计要求

2.1中心定位精度高、自动、速度快

为确保锂电池焊接质量，安装固定焊件1和焊件2时必须要对准中心，且中心定位精度要求不超过±0.5mm；此外，为减轻大批量电池焊接的劳动强度，提高生产效率，需要采用自动、快速的机构来完成中心定位。

2.2结构设计可靠、实用、精巧

夹具中各零部件受力均匀，连接合理；尽可能采用通用件、标准件、可拆卸零部件，便于修理与维护；结构简单，设计精巧，外形美观、运行持久，不易损坏。

2.3便于安装与焊接操作

焊件能轻松地在夹具中装卸，夹紧力适中；夹具采用最佳方位固定焊件，便于施焊；超声波焊在实际焊接过程中，不存在受热传导与电阻率等因素的影响，对于不同厚度的非铁金属箔片都能有效地进行焊接，尤其是保证目前常用的铝、铜箔片的焊接质量，更能突出其焊接优势。

3焊接夹具结构组成与设计图

3.1结构组成

手机锂电池中心定位焊接夹具主要由底板、中心定位（夹紧）机构两部分组成。中心定位夹紧机构包括：滑轨、滑块、气缸连接件、气缸座、夹紧块、挡片、超薄气缸、可调气管接头、滑块连接板、拉杆、过渡块、旋转条、工件托板，如图1所示。

此外，在中心定位（夹紧）机构中，气缸可通过气管与脚踏阀连接，由脚踏实现自动中心定位，操作者可利用脚控制开始和停止，腾出双手实施焊接，更加合理、方便、高效。

3.2工作原理及步骤

3.2.1工作原理

如图2所示，焊接夹具中气缸启动后，带动旋转条6绕销轴17（6×20）转动，旋转条再带动拉杆4、滑块连接板3一起转动。由于运动机构是中心对称机构，销轴17的中心是机构的对称中心，当旋转条左右摆动时，两个夹紧块11会同时向中间靠拢，或同时向两边分开，夹紧块11分开时放入工件，气缸推动旋转条，夹紧块向中间靠拢，夹紧工件，实现中心定位。工件被夹紧时，对左、右夹紧块有反作用力，此力能消除由销与孔的间隙而引起的定位误差，提高定位精度。

3.2.2工作步骤

（1）起始：该焊接夹具工作前处于起始状态，工件托板空置，夹紧块在最大距离处。（2）放入焊件1与焊件2：在工件托板上水平放入焊件1，使极耳朝向导线放置的方向，在卡槽处，放入焊件2，焊件2一端与挡板接触并定位。（3）夹具夹紧固定与中心定位：脚踏（或手动）启动夹具，气缸工作，旋转条绕着销轴转动，带动拉杆、滑块连接板一起转动，从而使夹紧块向中心相对直线运动，使焊件1被夹紧的同时，与夹具预设的中心进行定位。（4）焊接：对已完成中心定位的焊件1与焊件2，采用手工焊接实现连接。（5）松开夹紧块：焊完后，脚踏（或手动）关闭夹具，松开夹紧块，取出已经焊完的焊件1与焊件2连接体，焊接夹具回复起始状态，如此循环往复进行工作。

4结束语

针对企业大批量生产锂电池的实际情况，为保证焊接质量及减轻人的劳动强度，设计了中心定位焊接夹具。该夹具可以大幅度缩短装配、定位所需时间，提高工作效率，降低劳动成本，同时，由于结构简单、操作方便、中心定位精度高，取得了良好的应用效果。

参考文献：

[1]朱宝华.光纤激光器在锂电池焊接中的应用[J].焊接技术，2014（09）.

[2]孙海燕.动力锂电池盖帽焊接夹具设计[J].电焊机，2015（08）.

（作者单位：宁德新能源科技有限公司）