專利名稱：方形電池的焊接夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及在電池焊接過程中使用的電池夾具，具體涉及一種方形 電池的焊接夾具。
背景技術(shù)：
隨著社會對環(huán)保要求的提高，安全、無污染且容量高的鋰離子電池成為
目前理想的新一代能源。它被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、PDA、 EV、 HEV等領(lǐng)域。 一般鋰離子電池包括由正負(fù)極片和隔膜組成的極芯，用于封裝極芯的電池外 殼，以及注于外殼中的電解液。對于小型電池的外殼，由于體積較小，外殼 和底蓋可以在外殼成形過程中與外殼拉伸成--體結(jié)構(gòu)，在封裝極芯時(shí)，只需 焊接蓋板就可以了。但對于中大容量和中大功率的鋰離子電池外殼來說，由 于其體積較大，外殼和底蓋需要經(jīng)過一道焊接工序連接在一起。
在現(xiàn)有技術(shù)中，電池中外殼和底蓋以及外殼和蓋板的焊接通常由激光焊 接機(jī)來完成。激光焊接機(jī)是應(yīng)用高能脈沖激光對物件進(jìn)行焊接，激光脈沖的 高能量、高密度可使焊接平整、焊縫寬度小以及熱影響區(qū)小，能完成傳統(tǒng)工 藝無法實(shí)現(xiàn)的精密焊接。另外激光焊接效率高、效果好、操作簡單方便，適 用于各種材料的平面直線、圓弧及任意軌跡的焊接。因此激光焊接廣泛應(yīng)用 于鋼/鋁殼電池外殼和蓋板及底板的焊接生產(chǎn)中。通過激光悍接機(jī)對電池外殼 和底蓋以及外殼和蓋板進(jìn)行焊接已經(jīng)記載在多篇專利文獻(xiàn)中，例如，CN 2573143 Y， CN 2614834 Y， CN 2614835 Y等等。
然而，由于鋼/鋁殼電池的外殼壁厚往往很小，如果在激光焊接中稍有 偏差，就會造成焊接強(qiáng)度不夠或密封性能受到影響，造成電池漏液等安全問 題，所以為了保證電池焊接的強(qiáng)度和密封性能，客觀上對固定電池外殼的激
光焊接夾具的定位精度提出了較高要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種方形電池的焊接夾具，用于在對方形電池 的外殼進(jìn)行焊接時(shí)將電池準(zhǔn)確、牢固地定位，以充分保證電池的焊接強(qiáng)度和 密封性能。
本實(shí)用新型所提供的方形電池的焊接夾具包括支撐框架、推桿、 一對導(dǎo) 桿和凸輪，其中支撐框架具有上下左右四個(gè)側(cè)邊，這四個(gè)側(cè)邊圍成一個(gè)空 間，且相對的側(cè)邊彼此平行；推桿平行于上下側(cè)邊設(shè)置在支撐框架中，推桿 的兩端分別可上下滑動地設(shè)置在支撐框架的左右側(cè)邊上，推桿中具有垂直設(shè) 置的導(dǎo)孔；導(dǎo)桿的一端固定在支撐框架的上側(cè)邊或者下側(cè)邊上，另一端插入 到所述導(dǎo)孔中；凸輪可轉(zhuǎn)動地鉸接在支撐框架的上側(cè)邊的中間位置，凸輪的 凸輪面與推桿的上表面可滑動地接觸。
在焊接電池外殼時(shí)，首先將電池放置到支撐框架的空間內(nèi)，然后通過使 凸輪相對于支撐框架的上側(cè)邊轉(zhuǎn)動，通過凸輪的凸輪面驅(qū)動推桿垂直向下移 動，從而通過推桿將電池牢牢固定住，以便進(jìn)行精確的激光焊接。在轉(zhuǎn)動凸 輪時(shí)，凸輪面沿著推桿的上表面滑動，在凸輪面的遠(yuǎn)軸點(diǎn)滑動到推桿的上表 面上時(shí)，凸輪鎖死，推桿向下移動最遠(yuǎn)距離，從而將電池牢固且穩(wěn)定地壓在 支撐框架中，即電池被固定在支撐框架的下側(cè)邊與推桿之間。
因此，通過本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在對方形電池的外殼進(jìn)行焊接時(shí)可 以方便地將電池準(zhǔn)確、牢固地定位，從而能夠充分保證電池的焊接強(qiáng)度和密 封性能。


圖1是本實(shí)用新型的方向電池焊接夾具的典型實(shí)施方式的立體圖2是圖1中支撐框架的結(jié)構(gòu)圖3是圖1中凸輪和凸輪支柱的分解立體圖4是圖1中凸輪的工作示意圖。

下面參照附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型。
如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一種典型實(shí)施方式，提供一種方形電池
的焊接夾具，該夾具包括支撐框架l、推桿3、 一對導(dǎo)桿4和凸輪6，其中 支撐框架l具有上下左右四個(gè)側(cè)邊ll、 12、 13、 14，這四個(gè)側(cè)邊圍成一個(gè)空 間，且相對的側(cè)邊11和12以及13和14彼此平行；推桿3平行于上下側(cè)邊 11和12設(shè)置在支撐框架1中，推桿3的兩端分別可上下滑動地設(shè)置在支撐 框架1的左右側(cè)邊13、 14上，推桿3中具有垂直設(shè)置的導(dǎo)孔31;導(dǎo)桿4的 一端固定在支撐框架1的上側(cè)邊11或下側(cè)邊12上，另一端插入到所述導(dǎo)孔 31中；凸輪6可轉(zhuǎn)動地鉸接在支撐框架1的上側(cè)邊11的中間位置，凸輪6 的凸輪面61與推桿3的上表面可滑動地接觸。
支撐框架1優(yōu)選為一體式結(jié)構(gòu)，由銅、不銹鋼、鋼、鋁合金等具有一定 強(qiáng)度的材料制造，因此力學(xué)性能好，在長時(shí)間使用后不會發(fā)生由于變形而導(dǎo) 致電池定位不準(zhǔn)，造成焊接軌跡的偏移，因而對電池具有較高的定位精度。 在使用時(shí)，電池2定位在支撐框架1中由支撐框架的四個(gè)側(cè)邊圍成的空間中， 更具體地是定位在支撐框架1的左右側(cè)邊和下側(cè)邊與推桿3的下表面之間的 空間中，從而通過推桿3的上下移動，可以夾持或者松開電池2。
作為例子，如圖1所示，可以同時(shí)將兩個(gè)電池2放置到支撐框架1的空 間中，對電池外殼進(jìn)行激光焊接。但是，本實(shí)用新型不限于此。本領(lǐng)域技術(shù) 人員容易理解，通過對支撐框架1或者支撐框架1中的空間進(jìn)行簡單的尺寸 修改，可以將一個(gè)電池，或者三個(gè)或者更多個(gè)電池同時(shí)放置到支撐框架的空
間中，以對電池外殼進(jìn)行激光焊接。
在圖1所示的將兩個(gè)電池同時(shí)放置到支撐框架1的空間中時(shí)，優(yōu)選地可 以在支撐框架1的下側(cè)邊12的內(nèi)側(cè)的中間位置設(shè)置一個(gè)凸臺7(詳細(xì)圖示見 圖2)。通過這個(gè)凸臺7，在將兩個(gè)電池2和待焊接的電池底蓋或者蓋板放置 到空間中時(shí)，可以以這個(gè)凸臺7作為基準(zhǔn)，準(zhǔn)確定位這兩個(gè)電池和電池底蓋 或者蓋板。在需要焊接電池外殼和底蓋或者電池外殼和蓋板時(shí)，將底蓋或者 蓋板放置在凸臺7的兩側(cè)，然后將電池2放置到底蓋或者蓋板上，準(zhǔn)確定位。 優(yōu)選地，所述凸臺7的高度稍微小于底蓋或者蓋板的厚度。如果凸臺7與底 蓋或者蓋板平齊，或者甚至高于底蓋或者蓋板，則當(dāng)激光經(jīng)過凸臺與底蓋或 者蓋板接觸位置的時(shí)候，有可能會出現(xiàn)炸火現(xiàn)象，從而存在安全隱患。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上述凸臺7的布置僅僅是一種優(yōu)選的 實(shí)施例，在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)可以根據(jù)支撐框架1中放置的電池2 的數(shù)量等因素對凸臺7的布置進(jìn)行適應(yīng)性修改。例如，在一個(gè)支撐框架1中 放置三個(gè)或者更多個(gè)電池2的情況下，則可以在相鄰的每兩個(gè)電池2之間設(shè) 置一個(gè)凸臺7，從而可以對每個(gè)需要焊接的電池底蓋或者蓋板進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
如圖1和圖2所示，為了使推桿3能夠在支撐框架1中垂直上下移動， 可以在支撐框架1的左右側(cè)邊13和14上設(shè)置導(dǎo)槽15和16，將推桿3的左 右兩端分別設(shè)置在導(dǎo)槽15和16內(nèi)，從而能夠沿著導(dǎo)槽15和16上下移動。 由此，即可實(shí)現(xiàn)推桿3相對于支撐框架1的垂直移動。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，這種結(jié)構(gòu)僅僅是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例，但是本實(shí)用新型并不限于 這種特定的結(jié)構(gòu)。通過現(xiàn)有技術(shù)中的其它結(jié)構(gòu)，同樣可以實(shí)現(xiàn)推桿3在支撐 框架1中的垂直上下移動。例如，可以將支撐框架1的左右側(cè)邊13和14的 全部或者一部分制成導(dǎo)軌或者導(dǎo)柱，并相應(yīng)地將推桿3的兩端設(shè)置成與之配 合的導(dǎo)槽或?qū)颦h(huán)；或者將支撐框架1的左右側(cè)邊13和14的全部或者一部 分的內(nèi)表面設(shè)置成特定的形狀如倒T形，同時(shí)將推桿3的兩端設(shè)置成與之匹
配的形狀，等等，都能夠?qū)崿F(xiàn)推桿3相對于支撐框架1的垂直(即上下)移 動。
導(dǎo)桿4的作用是為了引導(dǎo)推桿3在支撐框架1中作上下移動。導(dǎo)桿4的 形狀可以是圓柱形、方形、三角形等等，優(yōu)選為圓柱形。所述推桿3中的導(dǎo) 孔31的形狀與導(dǎo)桿4一致，相互配合。
如圖1和圖2所示，作為一種優(yōu)選的實(shí)施例，所述導(dǎo)桿4包括一端固定 在支撐框架1的上側(cè)邊11的左右兩側(cè)的一對導(dǎo)桿，所述推桿3中的導(dǎo)孔31 則包括與該一對導(dǎo)桿相對應(yīng)的一對導(dǎo)孔。 一對導(dǎo)桿4的下端分別插入到一對 導(dǎo)孔31中，以便引導(dǎo)推桿3在支撐框架1中的上下移動。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上述導(dǎo)桿4的結(jié)構(gòu)僅僅是一種優(yōu)選的實(shí)施例， 在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)可以對導(dǎo)桿4進(jìn)行各種修改。例如，作為一種 例子，可以將導(dǎo)桿4設(shè)置在推桿3與支撐框架1的下側(cè)邊12之間，并位于 左右方向的中間位置?；蛘?，在一個(gè)支撐框架l中放置三個(gè)或者更多個(gè)電池 2的情況下，則還可以在相鄰的每兩個(gè)電池2之間設(shè)置一根導(dǎo)桿4。因此， 本實(shí)用新型對導(dǎo)桿4的具體結(jié)構(gòu)和設(shè)置方式不作特別限定，只要導(dǎo)桿4能夠 實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)推桿3相對于支撐框架1垂直運(yùn)動的目的即可。
如圖1和圖4所示，在所述凸輪6轉(zhuǎn)動時(shí)，所述凸輪6能夠沿著推桿3 的寬度方向轉(zhuǎn)動，即沿著垂直于圖1中紙面方向轉(zhuǎn)動。另外，所述凸輪6也 可以沿著推桿3的長度方向轉(zhuǎn)動，即沿著圖1中的紙面的左右方向轉(zhuǎn)動，這 同樣可以實(shí)現(xiàn)將推桿3向下推動的目的。
凸輪6鉸接在支撐框架1上以便能夠相對于支撐框架1轉(zhuǎn)動，鉸接的方 式可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的各種已知方式。例如，最簡單地，通過一根 銷軸穿過凸輪6和支撐框架1的上側(cè)邊即可實(shí)現(xiàn)。
由于支撐框架l的整體厚度可以做的比較薄，例如基本上與方形電池2 的厚度相同，或者甚至小于方向電池2的厚度，因此通過銷軸直接穿過支撐
框架1的上側(cè)邊來鉸接凸輪6可能會降低支撐框架1的整體強(qiáng)度。因此，如
圖所示，還可以為凸輪6提供一個(gè)凸輪支柱5，該凸輪支柱5上固定有或者 一體形成有一個(gè)鉸軸51，凸輪支柱5則可以通過焊接或者螺紋連接等方式固 定在支撐框架1的上側(cè)邊11上，然后將凸輪6通過鉸軸51可轉(zhuǎn)動地鉸接在 凸輪支柱5上。由此，即可簡單地實(shí)現(xiàn)凸輪6與支撐框架1之間的可轉(zhuǎn)動鉸 接。
下面對本實(shí)用新型的方形電池的焊接夾具的工作過程進(jìn)行描述。 首先將支撐框架1置于一個(gè)平面上，例如工作臺平面上，然后將需要焊 接到電池外殼上的電池蓋板或者電池底蓋平行貼緊于支撐框架1的下側(cè)邊 12的內(nèi)表面放置，并通過固定于支撐框1的下側(cè)邊12內(nèi)側(cè)的凸臺7來定位。 然后，將兩支方形電池2放入支撐框架1的空間中，使電池外殼緊貼支撐框 架1的左右側(cè)邊13和14的內(nèi)側(cè)，并且電池外殼的底邊準(zhǔn)確定位于電池蓋板 或電池底蓋上。
在將電池2和電池蓋板或電池底蓋準(zhǔn)確放置到支撐框架1中之后，撥動 凸輪6，使凸輪6轉(zhuǎn)動。
如圖4所示，實(shí)線為凸輪6轉(zhuǎn)動之前的狀態(tài)，此時(shí)凸輪面61上的短軸 點(diǎn)A和推桿3的上表面接觸，此時(shí)電池2沒有被凸輪6緊固。當(dāng)凸輪6沿圖 中的a方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，將推桿3沿Y軸方向向下推移。當(dāng)凸輪面61上的遠(yuǎn)軸 點(diǎn)B和推桿3的上表面接觸時(shí)，如圖4中的虛線所示，達(dá)到了偏心輪的最大 距離和推桿3的最大下行距離，此時(shí)也達(dá)到了凸輪6的凸輪面61與推桿3 的上表面之間的最大摩擦，從而凸輪6可以牢牢地鎖死推桿3，而推桿3也 可牢牢地緊固電池殼體和蓋板或底蓋。此時(shí)，凸輪6給予推桿3的下壓距離 X大于電池蓋板或底蓋的厚度，這樣在焊接時(shí)就可以使電池殼體和蓋板或底 蓋接觸緊密，不致于產(chǎn)生虛焊現(xiàn)象。
然后，將上述裝夾好電池2和蓋板或底蓋的本實(shí)用新型的方形電池的焊
接夾具整體放置到激光焊機(jī)的焊接底座平臺上，用氣缸等固定裝置固定后便 可以開始焊接操作，對電池2的外殼和蓋板或者外殼和底蓋進(jìn)行焊接。
在本實(shí)用新型中，因凸輪6是按照偏心輪的原理設(shè)計(jì)，所以只要輕輕撥 動凸輪6即可下壓推桿3，使電池蓋板或底板的左右兩邊承受均勻的壓力， 而且，通過對凸輪6的凸輪面61的形狀，以及推桿3與支撐框架1的下側(cè) 邊12之間的距離等進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以使得在推桿3的下行距離達(dá)到最大程度 并且凸輪6鎖死時(shí)，能充分保證電池外殼和蓋板或底蓋之間的緊密接觸。同 時(shí)，由于在支撐框架1的下側(cè)邊12的內(nèi)側(cè)的中間部分具有凸臺7，可以對電 池蓋板或底蓋進(jìn)行很好的定位。在實(shí)施焊接過程中，就可有效防止電池外殼 和蓋板或底蓋的錯(cuò)位，避免電池出現(xiàn)脫焊以及漏液等問題，提高了電池的密 封性能以及焊接強(qiáng)度。
權(quán)利要求1、一種方形電池的焊接夾具，其特征在于，該夾具包括支撐框架(1)、推桿(3)、導(dǎo)桿(4)和凸輪(6)，其中支撐框架(1)具有上下左右四個(gè)側(cè)邊(11、12、13、14)，這四個(gè)側(cè)邊圍成一個(gè)空間，且相對的側(cè)邊彼此平行；推桿(3)平行于上下側(cè)邊(11、12)設(shè)置在支撐框架(1)中，推桿(3)的兩端分別可上下滑動地設(shè)置在支撐框架(1)的左右側(cè)邊(13、14)上，推桿(3)中具有垂直設(shè)置的導(dǎo)孔(31)；導(dǎo)桿(4)的一端固定在支撐框架(1)的上側(cè)邊(11)或下側(cè)邊(12)上，另一端插入到所述導(dǎo)孔(31)中；凸輪(6)可轉(zhuǎn)動地鉸接在支撐框架(1)的上側(cè)邊(11)的中間位置，凸輪(6)的凸輪面(61)與推桿(3)的上表面可滑動地接觸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接夾具，其特征在于，該夾具還包括凸臺 (7)，該凸臺(7)固定在支撐框架(1)的下側(cè)邊(12)的內(nèi)側(cè)的中心位置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的焊接夾具，其特征在于，在支撐框架(1)的 左右側(cè)邊(13、 14)上具有導(dǎo)槽(15、 16)，所述推桿(3)的左右兩端分別 設(shè)置在導(dǎo)槽(15、 16)內(nèi)，能沿著導(dǎo)槽(15、 16)上下移動。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的焊接夾具，其特征在于，所述導(dǎo)桿(4)包括 一端固定在支撐框架(1)的上側(cè)邊(11)的左右兩側(cè)的一對導(dǎo)桿，所述推 桿(3)中的導(dǎo)孔(31)包括與該一對導(dǎo)桿相對應(yīng)的一對導(dǎo)孔。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接夾具，其特征在于，所述凸輪(6)能夠 沿著推桿(3)的寬度方向轉(zhuǎn)動。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接夾具，其特征在于，所述凸輪(6)能夠 沿著推桿(3)的長度方向轉(zhuǎn)動。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或5或6所述的焊接夾具，其特征在于，該夾具還 包括凸輪支柱(5)和固定在凸輪支柱(5)上的鉸軸(51)，凸輪支柱(5) 固定在支撐框架(1)的上側(cè)邊(11)上，凸輪(6)通過鉸軸(51)可轉(zhuǎn)動 地鉸接在凸輪支柱(5)上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接夾具，其特征在于，所述支撐框架(1) 為一體式結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種方形電池的焊接夾具，用于在對方形電池的外殼進(jìn)行焊接時(shí)將電池準(zhǔn)確牢固地定位，充分保證電池的焊接強(qiáng)度和密封性能。該方形電池的焊接夾具包括支撐框架、推桿、導(dǎo)桿和凸輪，其中支撐框架具有上下左右四個(gè)側(cè)邊，這四個(gè)側(cè)邊圍成一個(gè)空間，且相對的側(cè)邊彼此平行；推桿平行于上下側(cè)邊設(shè)置在支撐框架中，推桿的兩端分別可上下滑動地設(shè)置在支撐框架的左右側(cè)邊上，推桿中具有垂直設(shè)置的導(dǎo)孔；導(dǎo)桿的一端固定在支撐框架的上側(cè)邊或下側(cè)邊上，另一端插入到所述導(dǎo)孔中；凸輪可轉(zhuǎn)動地鉸接在支撐框架的上側(cè)邊的中間位置，凸輪的凸輪面與推桿的上表面可滑動地接觸。通過轉(zhuǎn)動凸輪，可以驅(qū)動推桿向下移動，從而將電池準(zhǔn)確、牢固地定位。
文檔編號B23K37/053GK201002181SQ20062016646
公開日2008年1月9日 申請日期2006年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者吉英亮, 周先凱, 晞 沈 申請人:比亞迪股份有限公司