專利名稱：方形電池的焊接夾具的制作方法
技術(shù)領域：
本實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。它被廣泛應用于手機、PDA、 EV、 HEV等領域。 一般鋰離子電池包括由正負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，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 接機來完成。激光焊接機是應用高能脈沖激光對物件進行焊接，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。通過激光悍接機對電池外殼 和底蓋以及外殼和蓋板進行焊接已經(jīng)記載在多篇專利文獻中，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。
實用新型內(nèi)容
本實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 的外殼進行焊接時將電池準確、牢固地定位，以充分保證電池的焊接強度和 密封性能。
本實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 桿和凸輪，其中支撐框架具有上下左右四個側(cè)邊，這四個側(cè)邊圍成一個空 間，且相對的側(cè)邊彼此平行；推桿平行于上下側(cè)邊設置在支撐框架中，推桿 的兩端分別可上下滑動地設置在支撐框架的左右側(cè)邊上，推桿中具有垂直設 置的導孔；導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，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，以便進行精確的激光焊接。在轉(zhuǎn)動凸 輪時，凸輪面沿著推桿的上表面滑動，在凸輪面的遠軸點滑動到推桿的上表 面上時，凸輪鎖死，推桿向下移動最遠距離，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，通過本實用新型的技術(shù)方案，在對方形電池的外殼進行焊接時可 以方便地將電池準確、牢固地定位，從而能夠充分保證電池的焊接強度和密 封性能。


圖1是本實用新型的方向電池焊接夾具的典型實施方式的立體圖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。

下面參照附圖詳細描述本實用新型。
如圖1所示，根據(jù)本實用新型的一種典型實施方式，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、 一對導桿4和凸輪6，其中 支撐框架l具有上下左右四個側(cè)邊ll、 12、 13、 14，這四個側(cè)邊圍成一個空 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設置在支撐框架1中，推桿3的兩端分別可上下滑動地設置在支撐 框架1的左右側(cè)邊13、 14上，推桿3中具有垂直設置的導孔31;導桿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 強度的材料制造，因此力學性能好，在長時間使用后不會發(fā)生由于變形而導 致電池定位不準，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，電池2定位在支撐框架1中由支撐框架的四個側(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，可以同時將兩個電池2放置到支撐框架1的空 間中，對電池外殼進行激光焊接。但是，本實用新型不限于此。本領域技術(shù) 人員容易理解，通過對支撐框架1或者支撐框架1中的空間進行簡單的尺寸 修改，可以將一個電池，或者三個或者更多個電池同時放置到支撐框架的空
間中，以對電池外殼進行激光焊接。
在圖1所示的將兩個電池同時放置到支撐框架1的空間中時，優(yōu)選地可 以在支撐框架1的下側(cè)邊12的內(nèi)側(cè)的中間位置設置一個凸臺7(詳細圖示見 圖2)。通過這個凸臺7，在將兩個電池2和待焊接的電池底蓋或者蓋板放置 到空間中時，可以以這個凸臺7作為基準，準確定位這兩個電池和電池底蓋 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，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，則當激光經(jīng)過凸臺與底蓋或 者蓋板接觸位置的時候，有可能會出現(xiàn)炸火現(xiàn)象，從而存在安全隱患。
另外，本領域技術(shù)人員應當理解，上述凸臺7的布置僅僅是一種優(yōu)選的 實施例，在本實用新型的保護范圍之內(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的布置進行適應性修改。例如，在一個支撐框架1中 放置三個或者更多個電池2的情況下，則可以在相鄰的每兩個電池2之間設 置一個凸臺7，從而可以對每個需要焊接的電池底蓋或者蓋板進行準確定位。
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上設置導槽15和16，將推桿3的左 右兩端分別設置在導槽15和16內(nèi)，從而能夠沿著導槽15和16上下移動。 由此，即可實現(xiàn)推桿3相對于支撐框架1的垂直移動。本領域技術(shù)人員應當 理解，這種結(jié)構(gòu)僅僅是本實用新型的一種實施例，但是本實用新型并不限于 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軌或者導柱，并相應地將推桿3的兩端設置成與之配 合的導槽或?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)表面設置成特定的形狀如倒T形，同時將推桿3的兩端設置成與之匹
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。
導桿4的作用是為了引導推桿3在支撐框架1中作上下移動。導桿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 孔31的形狀與導桿4一致，相互配合。
如圖1和圖2所示，作為一種優(yōu)選的實施例，所述導桿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)的一對導桿，所述推桿3中的導孔31 則包括與該一對導桿相對應的一對導孔。 一對導桿4的下端分別插入到一對 導孔31中，以便引導推桿3在支撐框架1中的上下移動。
本領域技術(shù)人員應當理解，上述導桿4的結(jié)構(gòu)僅僅是一種優(yōu)選的實施例， 在本實用新型的保護范圍之內(nèi)可以對導桿4進行各種修改。例如，作為一種 例子，可以將導桿4設置在推桿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?，在一個支撐框架l中放置三個或者更多個電池 2的情況下，則還可以在相鄰的每兩個電池2之間設置一根導桿4。因此， 本實用新型對導桿4的具體結(jié)構(gòu)和設置方式不作特別限定，只要導桿4能夠 實現(xiàn)引導推桿3相對于支撐框架1垂直運動的目的即可。
如圖1和圖4所示，在所述凸輪6轉(zhuǎn)動時，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的整體強度。因此，如
圖所示，還可以為凸輪6提供一個凸輪支柱5，該凸輪支柱5上固定有或者 一體形成有一個鉸軸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。
下面對本實用新型的方形電池的焊接夾具的工作過程進行描述。 首先將支撐框架1置于一個平面上，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，實線為凸輪6轉(zhuǎn)動之前的狀態(tài)，此時凸輪面61上的短軸 點A和推桿3的上表面接觸，此時電池2沒有被凸輪6緊固。當凸輪6沿圖 中的a方向旋轉(zhuǎn)時，將推桿3沿Y軸方向向下推移。當凸輪面61上的遠軸 點B和推桿3的上表面接觸時，如圖4中的虛線所示，達到了偏心輪的最大 距離和推桿3的最大下行距離，此時也達到了凸輪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，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用新型的方形電池的焊
接夾具整體放置到激光焊機的焊接底座平臺上，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行焊接。
在本實用新型中，因凸輪6是按照偏心輪的原理設計，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之間的距離等進行設計，可以使得在推桿3的下行距離達到最大程度 并且凸輪6鎖死時，能充分保證電池外殼和蓋板或底蓋之間的緊密接觸。同 時，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 池蓋板或底蓋進行很好的定位。在實施焊接過程中，就可有效防止電池外殼 和蓋板或底蓋的錯位，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)、導桿(4)和凸輪(6)，其中支撐框架(1)具有上下左右四個側(cè)邊(11、12、13、14)，這四個側(cè)邊圍成一個空間，且相對的側(cè)邊彼此平行；推桿(3)平行于上下側(cè)邊(11、12)設置在支撐框架(1)中，推桿(3)的兩端分別可上下滑動地設置在支撐框架(1)的左右側(cè)邊(13、14)上，推桿(3)中具有垂直設置的導孔(31)；導桿(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)上具有導槽(15、 16)，所述推桿(3)的左右兩端分別 設置在導槽(15、 16)內(nèi)，能沿著導槽(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)的一對導桿，所述推 桿(3)中的導孔(31)包括與該一對導桿相對應的一對導孔。
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行焊接時將電池準確牢固地定位，充分保證電池的焊接強度和密封性能。該方形電池的焊接夾具包括支撐框架、推桿、導桿和凸輪，其中支撐框架具有上下左右四個側(cè)邊，這四個側(cè)邊圍成一個空間，且相對的側(cè)邊彼此平行；推桿平行于上下側(cè)邊設置在支撐框架中，推桿的兩端分別可上下滑動地設置在支撐框架的左右側(cè)邊上，推桿中具有垂直設置的導孔；導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