一种方壳电池单体压装焊接夹具及自动焊接设备

技术领域

本发明涉及电池单体焊接的技术领域，更具体地说，是涉及一种方壳电池单体压装焊接夹具及自动焊接设备。

背景技术

方形铝壳锂电池的盖板与壳体的顶向激光焊接(简称盖板激光焊接)现行工艺是按次序分开进行，先压装、再预焊、后满焊，均需经各自不同的装夹工位，且焊前均需准备各自不同的焊接保护。

一般地现行工艺设备依赖于夹具极高的压装精度、定位精度及其极高的高速运动精度。

然而，现行工艺设备存在以下困难：

1.现行工艺分入壳、压装、装夹、预焊和满焊，上述现行工艺设备采用两套不同的预焊、满焊激光器和两套不同的焊接头，分别称为预焊机(带入壳、压装功能)和满焊机，分别采用三套不同的夹具，依靠不属于夹具的三套不同的外部压装和压整装置，各设置专门独立的装夹工位进行压装装夹、预焊装夹和满焊装夹。三套夹具作三次装夹，会造成装夹精度下降和焊接周期延长；

2.由于壳体和盖板的制造尺寸偏差以及两者之间的装配配合偏差，壳体与盖板组合后存在高度差，盖板的顶面和壳体的壳口构成的焊接线平面可能歪斜，现行工艺设备采用底部固定托板为定位结构，将带来壳体和盖板对激光的离焦距离不一致从而所受激光能量密度不一致导致焊接质量不稳定；

3.壳体与盖板之间存在较大的缝隙，在焊接时激光通过缝隙进入腔体内灼伤卷芯外膜或其它元件，破坏电池安全性能，发生透光事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方壳电池单体压装焊接夹具及自动焊接设备，以解决现有技术中存在的工艺设备分开成压装预焊机、满焊机，装夹夹具多，装夹工位多，装夹精度低，需专门焊接保护盖加卸和周转装置，焊接周期长，以及容易因电池壳体与盖板的制造工艺、装配精度偏差而在压装焊接过程中引起的焊接质量不稳定和透光事故。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的第一部分是一种方壳电池单体压装焊接夹具，包括：

框架机构，用于安装承载机构、压装机构、扣合机构、装夹机构，将相对于所述框架机构的底面竖直方向定为Z轴，将垂直于Z轴的左右方向定为X轴，将垂直于Z轴和X轴的前后方向定为Y轴；

承载机构，用于承载电池并移动所述电池，所述承载机构能够沿Z轴、X轴和Y轴移动；

压装机构，用于将已预装(指盖体已装入壳体但尚未到位)的所述电池的盖体压入壳体一致到位，所述压装机构能够沿Z轴、X轴和Y轴移动；

扣合机构，用于扣紧已压入到位的所述盖体防止所述盖体退出，所述扣合机构设于所述承载机构上，且位于所述压装机构和所述装夹机构的下方，所述扣合机构围绕所述电池设置，所述扣合机构的插指能够沿Z轴移动和Y轴相对移动以扣住电池的盖体；

装夹机构，设于框架机构上，位于所述压装机构和所述扣合机构之间，所述装夹机构的夹紧板围绕所述电池设置，所述夹紧板能够各自沿X轴和/或Y轴移动以将所述电池移动至基准位置并夹紧。

通过采用上述技术方案：

首先，在本实施例中只需要采用一套夹具(含框架机构、承载机构、压装机构、扣合机构、装夹机构)即可完成已预装电池的压装作业、预焊作业和满焊作业，因此在压装和焊接工艺中，只需要设置一个装夹工位进行一次装夹即可完成压装、装夹，且这一次装夹可以用于其后的预焊和满焊作业，减少了夹具数、装夹工位数、装夹次数和流转时间，提高了装夹精度和焊接质量，缩短了作业周期，同时也节约了夹具、压整机构的成本。

其次，通过设置压装机构可以保证盖体紧密盖合于壳体上，同时保持盖体的顶面和壳体的壳口构成的焊接线平面处于基准平面，保证焊接质量。同时设置扣合机构的插指可以保证在装夹和预焊中移动电池的过程中，随着承载机构同步移动扣合机构，使得电池的盖体始终与壳体保持紧密盖合的状态，避免盖体和壳体之间产生松动；

最后，装夹机构的夹紧板能够各自沿X轴和/或Y轴移动以将电池移动至基准位置并夹紧，满足现行固定焊接轨迹重复套用于电池进行焊接的生产技术对电池定位精度和高速运动精度的需要。

在一个实施例中，所述承载机构包括Z轴载物板驱动模组、X轴载物板驱动模组、Y轴载物板驱动模组、用于承载电池的载物板，所述Z轴载物板驱动模组包括Z轴伺服电机、Z轴平移模组和托板，所述Z轴伺服电机安装在Z轴平移模组上，所述Z轴载物板驱动模组安装在所述框架机构的底板上，所述X轴载物板驱动模组设于所述托板上，所述Y轴载物板驱动模组设于所述X轴载物板驱动模组上。所述Z轴载物板驱动模组能够驱使所述Z轴平移模组带动所述托板、所述X轴载物板驱动模组和所述Y轴载物板驱动模组、所述载物板沿Z轴升降，所述X轴载物板驱动模组能够驱使所述Y轴载物板驱动模组和所述载物板沿X轴移动，所述Y轴载物板驱动模组能够驱使所述载物板沿Y轴移动。

通过采用上述技术方案，Z轴载物板驱动模组、X轴载物板驱动模组和Y轴载物板驱动模组用于驱使载物板移动，以调整放置于载物板上的电池的位置，同时承载机构带动扣合机构移动，在装夹和预焊移动电池时承载机构同步移动扣合好的扣合机构，使得压装好的电池的盖体始终与壳体保持紧密盖合的状态，避免盖体和壳体之间产生松动。

在一个实施例中，所述承载机构还包括浮动机构，所述浮动机构设于所述载物板和所述托板之间，用于所载电池在压装推进时被动调整电池进而调整所述载物板的倾斜方向和倾斜度。

通过采用上述技术方案，浮动机构适应电池的底面发生倾斜，以保证电池的盖体的顶面与压装机构的相接面平行贴合，利于将盖体的顶面和壳体的壳口构成的焊接线平面调整至基准平面，利于保证焊接质量。

在一个实施例中，所述压装机构包括推移盖、Z轴基准板、Z轴基准板Z轴驱动模组、X轴推移盖驱动模组和Y轴推移盖驱动模组，所述推移盖与所述框架机构连接，所述Z轴基准板Z轴驱动模组能够驱使所述Z轴基准板在所述推移盖上沿Z轴移动，所述X轴推移盖驱动模组能够驱使所述推移盖连同所述Z轴基准板沿X轴移动，所述Y轴推移盖驱动模组能够驱使所述推移盖连同所述Z轴基准板沿Y轴移动。

通过采用上述技术方案，当承载机构带动电池沿Z轴、X轴和Y轴移动到压装位后，压装机构沿X轴和Y轴移动到压装位，降下Z轴基准板使Z轴装夹余高基准面贴合并压紧夹紧板，然后Z轴基准板栓驱动模组驱动Z轴基准板栓锁住Z轴基准板。再使承载机构向上顶升电池，使电池盖体的顶面接触到Z轴基准板底面的Z轴基准面将盖体压进到壳体内一致到位，即将盖体完全压入壳体中，使盖体的顶面沉入壳体的壳口形成的台阶高度满足要求(一般≤0.25mm)，同时调整了盖体顶面和壳体壳口，使得盖体顶面和壳体壳口构成的焊接线平面达到基准平面，完成电池压装与在Z轴上的定位和夹紧，然后X轴推移盖驱动模组和Y轴推移盖驱动模组能够在释放状态下使Z轴基准板随着承载机构于X轴和Y轴上移动，保持压装机构始终压紧盖体和壳体，直到后续预焊后满焊前，Z轴基准板升起到最高位脱开与电池的接触并不会干涉推移盖运动时可让推移盖移开。

在一个实施例中，所述Z轴基准板包括Z轴基准面、Z轴装夹余高基准面、预焊入光孔、满焊保护盖、满焊保护盖取放装置、插指避空位，所述Z轴基准面就是所述Z轴基准板的底面、所述Z轴装夹余高基准面设于所述Z轴基准面的对应下述X轴固定夹紧板、Y轴固定夹紧板组成的基准角，所述Z轴装夹余高基准面为L型角尺面，每边宽为10mm左右，每边长为15mm左右，比所述Z轴基准面突出一个高度(一般为盖体厚的一半约1mm)用来确定一致的电池装夹余高(一般为盖体厚的一半约1mm)，所述预焊入光孔设于所述Z轴基准板上，所述预焊入光孔对应电池预焊位置设置，所述满焊保护盖设于所述Z轴基准板的靠近电池的底面上，所述满焊保护盖取放装置设于所述Z轴基准板上，用于吸或扣住所述满焊保护盖附在所述Z轴基准板上，以及将所述满焊保护盖解吸或解扣放置在所述盖体上，所述插指避空位对应插指设于所述Z轴基准板上。

通过采用上述技术方案，Z轴基准面用于与盖体的顶面贴合，利于将盖体的顶面和壳体的壳口构成的焊接线平面调整至基准平面，利于保证焊接质量；Z轴装夹余高基准面比Z轴基准面低一个台阶高度(一般为盖体厚的一半约1mm)，Z轴装夹余高基准面在电池压装时抵住X轴固定夹紧板、Y轴固定夹紧板起定位Z轴基准面高度位置的作用，Z轴装夹余高基准面撑起的与Z轴基准面之间的空间高度使电池的盖体顶面及其压装后与壳口构成的焊接线平面与Z轴基准面贴合后高出X轴固定夹紧板、Y轴固定夹紧板一个台阶高度，直到以后装夹成为电池装夹余高(一般为盖体厚的一半约1mm)，电池装夹余高用以避免预焊与满焊时激光伤及夹紧块；预焊入光孔用于预焊时激光穿过Z轴基准板射到盖体顶面和壳体壳口构成的焊接线上；带预焊入光孔的Z轴基准板同时用作预焊保护盖，保护盖体顶面的电极柱、电极柱塑胶绝缘套、防爆窗、注液孔及其它的顶面区域不被激光灼伤或不让飞溅物落到；满焊保护盖用于保护满焊作业时的电池盖体顶面的电极柱、电极柱塑胶绝缘套、防爆窗、注液孔及其它的顶面区域不被激光灼伤或不让飞溅物落到，只留出四周壳口外边往内3～10mm区域(据电池顶面空间大小设计)供焊接用；满焊保护盖取放装置可以使得满焊保护盖在满焊作业前从Z轴基准板上分离置于盖体，覆盖于电池的盖体顶面，而Z轴基准板移开，满足满焊作业的裸露与保护要求，在满焊作业后Z轴基准板再移回来，将满焊保护盖吸或扣住附在Z轴基准板上；插指避空位与插指位置对应，用于避开插指的干涉。

在一个实施例中，所述压装机构还包括Z轴基准板栓和Z轴基准板栓驱动模组，所述Z轴基准板栓与Z轴基准板离合式连接。

通过采用上述技术方案，Z轴基准板栓驱动模组用于驱使Z轴基准板栓于Z轴上锁定Z轴基准板使压装时Z轴基准面抵住电池的盖体任由承载机构向上用力将壳体套进盖体一致到位，即将盖体完全压入壳体中，使盖体的顶面沉入壳体的壳口形成的台阶高度满足要求(一般≤0.25mm)。

在一个实施例中，所述扣合机构包括插指机构、Z轴插指机构驱动模组和Y轴插指机构驱动模组，所述Z轴插指机构驱动模组能够驱使所述插指机构的插指臂沿Z轴一致移动，相对电池升降所述插指机构；所述Y轴插指机构驱动模组能够驱使所述插指机构的插指座沿Y轴相对移动，相对电池打开或闭合所述插指机构。

通过采用上述技术方案，Y轴插指机构驱动模组驱使插指机构的插指座打开，Z轴插指机构驱动模组驱使插指机构的插指臂上升，用于电池的上下料，在压装机构压紧盖体后，插指机构的插指扣合于盖体上，在装夹和预焊移动电池时承载机构同步移动扣合好的扣合机构，使得压装好的电池的盖体始终与壳体保持紧密盖合的状态，避免盖体和壳体之间产生松动。

在一个实施例中，所述插指机构包括插指座、插指臂和插指头，所述插指座与所述Y轴插指机构驱动模组连接，所述插指臂通过所述Z轴插指机构驱动模组与所述插指座连接，所述插指臂在远离所述插指座的端面设有开口槽，所述插指头围绕所述插指臂的开口槽设置，所述插指头朝盖体两两相对设置。

通过采用上述技术方案，插指臂可以带着插指头上的插指由Y轴插指机构驱动模组驱动闭合和Z轴插指机构驱动模组驱动沿插指座下降扣住电池的盖体。

在一个实施例中，所述插指头包括插指、弹性件和插指盖，插指安装在所述插指臂端面开口槽内，弹性件埋在插指臂端面开口槽内插指与槽壁之间，使所述插指能沿Y轴弹性移动，所述插指盖封堵所述插指臂端面开口槽的Z轴方向。

通过采用上述技术方案，在所述插指机构因故障未上升到位但进一步扣合必碰到电池壳体壁时所述插指压缩弹性件抵消扣合行程免于像刚性插指那样夹坏电池壳体。

在一个实施例中，所述装夹机构包括X轴活动夹紧板、X轴固定夹紧板、Y轴活动夹紧板、Y轴固定夹紧板，所述X轴活动夹紧板和所述X轴固定夹紧板沿X轴相对布置，所述X轴活动夹紧板和所述X轴固定夹紧板之间的距离可调，所述Y轴活动夹紧板和所述Y轴固定夹紧板沿Y轴相对布置，所述Y轴活动夹紧板和所述Y轴固定夹紧板之间的距离可调。

通过采用上述技术方案，所述方壳电池单体压装焊接夹具对电池在X轴和Y轴的位置具有一个一致的由固定夹紧板构成的基准位置，保证电池能被一致定位和夹紧。

在一个实施例中，所述装夹机构还包括X轴活动夹紧驱动模组、Y轴活动夹紧驱动模组，所述X轴活动夹紧驱动模组驱动X轴活动夹紧板沿X轴夹紧电池，所述Y轴活动夹紧驱动模组驱动Y轴活动夹紧板沿Y轴夹紧电池。

通过采用上述技术方案，所述方壳电池单体压装焊接夹具在X轴和Y轴上可以用驱动模组驱动活动夹紧板移动电池去到基准位置使电池被一致定位并夹紧。

在一个实施例中，所述装夹机构还包括X轴活动夹紧板、X轴固定夹紧板下方设置的Y轴移动滑轨，所述X轴活动夹紧板先沿X轴移动以将电池移动至靠住X轴固定夹紧板并夹紧，然后Y轴活动夹紧板沿Y轴推动电池连同已夹紧电池的X轴活动夹紧板、X轴固定夹紧板一起移动至靠住Y轴固定夹紧板并夹紧。

通过采用上述技术方案，所述方壳电池单体压装焊接夹具做到移动并夹紧电池过程中使电池与夹紧板无刮擦，保证装夹不损伤壳体。

在一个实施例中，所述装夹机构的X轴活动夹紧板、X轴固定夹紧板、Y轴活动夹紧板、Y轴固定夹紧板都设置有夹紧牙齿，所述夹紧牙齿长度比所述电池的预焊点的长度适当长，所述夹紧牙齿宽度比所述电池的预焊点的熔深适当宽，所述夹紧牙齿突出合适高度，以0.05mm为宜，所述夹紧牙齿在夹紧板上的位置对应所述电池的预焊点位置。

通过采用上述技术方案，所述方壳电池单体压装焊接夹具做到通过牙齿在预焊点位置局部咬紧电池防止预焊时发生透光事故。

在一个实施例中，所述装夹机构的X轴活动夹紧板、X轴固定夹紧板、Y轴活动夹紧板、Y轴固定夹紧板上设置的夹紧牙齿，可以替换为另外的X轴活动掐紧驱动模组对、Y轴活动掐紧驱动模组对，以及与所述牙齿尺寸相同的掐指穿过夹紧板布置在电池预焊点位置，掐紧时伸出夹紧板的深度可调，以0.05mm为宜。

通过采用上述技术方案，所述方壳电池单体压装焊接夹具做到通过掐指在预焊点位置局部掐紧电池防止预焊发生透光事故。

本发明采用的技术方案的第二部分是一种自动焊接设备。

在一个实施例中所述自动焊接设备采用上述一项或几项组合的方壳电池单体压装焊接夹具。

通过采用上述技术方案，每个焊接通道只需要设置一套夹具、一个压装兼装夹工位，不需要外部压装和/或装夹装置即可完成压装和装夹，且这一次装夹可以用于其后的预焊、满焊作业。

在一个实施例中，所述自动焊接设备依靠采用两套所述的方壳电池单体压装焊接夹具，采用同一套焊激光器、同一套焊接头、同一个双通道各安装一套压装焊接夹具的焊接平台、同一套配套设备(冷水机、保护气装置、除尘器)和同一套焊接软件。

通过采用上述技术方案，所述自动焊接设备一机依次完成压装、装夹、预焊、满焊且在双通道上轮流施焊，减少了夹具数、装夹工位数、装夹次数和流转时间，提高了装夹精度和焊接质量，缩短了作业周期，节约了夹具、压整机构、激光器、焊接头、配套设备和焊接软件的成本，充分利用了焊接设备，同时减少了电池生产设备种类和场地。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。

图1是本发明实施例提供的方壳电池单体压装焊接夹具的立体结构图；

图2是本发明实施例提供的方壳电池单体压装焊接夹具的右视图；

图3是本发明实施例提供的压装机构的第一视角的立体结构图；

图4是本发明实施例提供的压装机构的第二视角的立体结构图；

图5是本发明实施例提供的盖体扣合机构的立体结构图；

图6是本发明实施例提供的方壳电池单体压装焊接夹具的俯视图；

图7是本发明实施例提供的X轴活动夹紧板的立体结构图；

图8是本发明实施例提供的X轴固定夹紧板的立体结构图；

图9是本发明实施例提供的夹紧板夹紧牙齿的立体结构图；

图10是本发明实施例提供的自动焊接设备的立体结构图。

图中各附图标记为：

100-方壳电池单体压装焊接夹具；

1-框架机构；2-承载机构；3-压装机构；4-扣合机构；5-装夹机构；6-电池；

21-Z轴载物板驱动模组；22-X轴载物板驱动模组；23-Y轴载物板驱动模组；24-载物板；25-托板；26-浮动机构；31-推移盖；32-Z轴基准板；33-Z轴基准板Z轴驱动模组；34-X轴推移盖驱动模组；35-Y轴推移盖驱动模组；36-Z轴基准板栓；37-Z轴基准板驱动模组；41-插指机构；42-Z轴插指机构驱动模组；43-Y轴插指机构驱动模组；51-X轴活动夹紧板；52-X轴固定夹紧板；53-Y轴活动夹紧板；54-Y轴固定夹紧板；55-X轴活动夹紧驱动模组；56-Y轴活动夹紧驱动模组；57-夹紧牙齿；61-盖体；62-壳体；

211-Z轴伺服电机；212-Z轴平移模组；261-中心球支点；262-弹性件；321-Z轴基准面；322-Z轴装夹余高基准面；323-预焊入光孔；324-满焊保护盖；325-满焊保护盖取放装置；326-插指避空位；411-插指座；412-插指臂；413-插指头；

4131-插指盖；4132-插指；

200-双通道焊接平台；

300-焊接头；

1000-自动焊接设备。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接位于另一个元件上或者间接位于另一个元件上。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接或间接连接至另一个元件。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性或指示技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行更加详细的描述：

如图1所示，本发明实施例提供的一种方壳电池单体压装焊接夹具100，包括：

框架机构1，用于安装承载机构2、压装机构3、扣合机构4、装夹机构5，将相对于框架机构1的底面竖直方向定为Z轴，将垂直于Z轴的左右方向定为X轴，将垂直于Z轴和X轴的前后方向定为Y轴；

承载机构2，用于承载电池6并移动电池6，承载机构2设于夹具框架机构1上，承载机构2能够沿Z轴、X轴和Y轴移动；

压装机构3，应用于盖体61已预装进壳体62的电池6上，用于将盖体61压入壳体62一致到位，压装机构3设于框架机构1上，压装机构3能够沿Z轴、X轴和Y轴移动；

扣合机构4，用于扣紧已压入到位的盖体61防止盖体61退出，扣合机构4设于承载机构2上，且位于装夹机构5和压装机构3的下方，扣合机构4围绕电池6设置，扣合机构4的插指4132能够沿Z轴和Y轴移动以扣住电池6的盖体61；

装夹机构5，设于框架机构1上，且位于压装机构3和扣合机构4之间，装夹机构5的夹紧板(X轴活动夹紧板51、X轴固定夹紧板52、Y轴活动夹紧板53和Y轴固定夹紧板54)围绕电池6设置，夹紧板能够各自沿X轴和/或Y轴移动以将电池6移动至基准位置并夹紧。

本实施例提供的方壳电池单体压装焊接夹具100及自动焊接设备1000的工作原理如下：

本实施例的方壳电池单体压装焊接夹具100用于压装焊接电池6，需要解释的是，电池6包括壳体62、盖体61和电芯(事先盖体61和电芯已连为一体)，壳体62为长方体中空顶面开口结构，壳体62顶面开口成为壳口，电芯从壳口置于壳体62的内部，盖体61盖于壳口上，盖体61和壳体62形成密闭方体结构。另外，壳体62和盖体61包括但不限于铝材质，电池6包括但不限于锂电池；

方壳电池单体压装焊接夹具100及自动焊接设备1000作业的初始上料位置是：承载机构2处于低位(电池6放入后盖体61顶面高于夹紧板60mm左右方便抓取为宜)；压装机构3处于Z轴基准板32升起在最高位、Y轴离开夹紧板最远处、X轴居最左、Z轴基准板栓36打开最大；扣合机构4处于插指机构41打开最大并升起在最高位；装夹机构5的活动夹紧板51、53处于打开最大；

将已预装(指盖体61已装入壳体62但尚未到位)的电池6通过夹紧板51、52、53、54围成的开口放置于承载机构2上，此时，盖体61于Z轴方向朝上放置；

承载机构2带动电池6沿Z轴、X轴和Y轴移动到压装位；压装机构3沿X轴和Y轴移动到压装位，降下Z轴基准板32使Z轴装夹余高基准面322贴合并压紧夹紧板52、54，然后Z轴基准板栓驱动模组37驱动Z轴基准板栓36锁住Z轴基准板32。再使承载机构2向上顶升电池6，使电池盖体61的顶面接触到Z轴基准板32底面的Z轴基准面321将盖体61压进到壳体62内一致到位，即将盖体61完全压入壳体62中，使盖体61的顶面沉入壳体62的壳口形成的台阶高度满足要求(一般≤0.25mm)，同时调整了盖体61顶面和壳体62壳口，使得盖体61顶面和壳体62壳口构成的焊接线平面达到基准平面，至此完成了电池6压装与在Z轴上的定位和夹紧；

扣合机构4的插指座411带着插指臂412沿Y轴内进然后插指臂412带着插指4132沿Z轴下降，以将插指4132扣合于电池6的盖体61的顶面的外围部分(应当避开预焊点位置)；

装夹机构5的X轴活动夹紧板51先沿X轴移动以将电池6移动至靠住X轴固定夹紧板52并夹紧，然后Y轴活动夹紧板53沿Y轴推动电池6连同已夹紧电池6的X轴活动夹紧板51、X轴固定夹紧板52一起移动至靠住Y轴固定夹紧板54并夹紧，至此完成了电池6在X轴和Y轴上的定位和夹紧；

接着对电池6进行预焊作业，压装机构3的Z轴基准板32充当预焊保护盖，焊接平台200带着方壳电池单体压装焊接夹具100与焊接头300相对运动，激光从Z轴基准板32的预焊入光孔323进入按工艺要求进行短线段焊接(也称点焊)；

最后满焊作业，扣合机构4升起并移开插指机构41使插指4132脱离电池6然后降下到安全高度，Z轴基准板32将满焊保护盖324解吸或解扣放置在盖体61上，然后Z轴基准板栓驱动模组37驱动Z轴基准板栓36退出以解锁Z轴基准板32，再Z轴基准板32从推移盖31上升起到最高位置，再推移盖31带着Z轴基准板32沿Y轴退回到上料位置，焊接平台200带着方形壳电池单体压装焊接夹具100与焊接头300相对运动，激光从满焊保护盖324外沿照射到电池6的焊接线上按工艺要求进行满圈焊接(含在盖体61上起弧和收弧以避免满焊透光事故)。

满焊完成后推移盖31带着Z轴基准板32沿Y轴再移回来并降下Z轴基准板32，Z轴基准板32将满焊保护盖324吸或扣住附在Z轴基准板32上，然后Z轴基准板32再升起到最高位置，推移盖31带着Z轴基准板32连同满焊保护盖324沿Y轴退回到上料位置，再装夹机构5松开，承载机构2回复到X轴、Y轴上料位置然后升起到Z轴上料位置，再将焊接好的电池6取出。

第一通道满焊完成后，焊接头300去到第二通道进行预焊、满焊。如此循环在两个通道分别进行下上料、压装、装夹和在两个通道交替进行预焊、满焊进行方形铝壳锂电池单体的自动化大批量连续焊接生产。

通过采用上述技术方案：

首先，在本实施例中只需要采用一套夹具(含框架机构1、承载机构2、压装机构3、扣合机构4和装夹机构5)即可完成电池6的压装作业、预焊作业和满焊作业，因此在压装和焊接工艺中，只需要设置一个装夹工位进行一次装夹即可完成压装、装夹，且这一次装夹可以用于其后的预焊和满焊作业，减少了夹具数、装夹工位数、装夹次数和流转时间，提高了装夹精度和焊接质量，缩短了作业周期，同时也节约了夹具、压整机构的成本；

其次，通过设置压装机构3可以保证盖体61紧密盖合于壳体62上，同时保持盖体61的顶面和壳体62的壳口构成的焊接线平面处于基准平面，保证焊接质量。同时设置扣合机构4的插指4132可以保证在装夹和预焊中移动电池6的过程中，随着承载机构2同步移动扣合机构4，使得电池6的盖体61始终与壳体62保持紧密盖合的状态，避免盖体61和壳体62之间产生松动；

最后，装夹机构5的X轴活动夹紧板51、X轴固定夹紧板52、Y轴活动夹紧板53能够各自沿X轴和/或Y轴移动以将电池6移动至基准位置并夹紧，满足现行固定焊接轨迹重复套用于电池6进行焊接的生产技术对电池6定位精度和高速运动精度的需要。

请一并参阅图2，在一个实施例中，承载机构2包括Z轴载物板驱动模组21、X轴载物板驱动模组22、Y轴载物板驱动模组23、用于承载电池6的载物板24，Z轴载物板驱动模组21包括Z轴伺服电机211、Z轴平移模组212与托板25，Z轴伺服电机211安装在Z轴平移模组212上，Z轴载物板驱动模组21安装在框架机构1的底板上，X轴载物板驱动模组22设于托板25上，Y轴载物板驱动模组23设于X轴载物板驱动模组22上。Z轴载物板驱动模组21能够驱使Z轴平移模组212带动托板25、X轴载物板驱动模组22和Y轴载物板驱动模组23、载物板24沿Z轴升降，X轴载物板驱动模组22能够驱使Y轴载物板驱动模组23和载物板24沿X轴移动，Y轴载物板驱动模组23能够驱使载物板24沿Y轴移动。

通过采用上述技术方案，Z轴载物板驱动模组21、X轴载物板驱动模组22和Y轴载物板驱动模组23用于驱使载物板24移动，以调整放置于载物板24上的电池6的位置，同时承载机构2带动扣合机构4移动，在装夹和预焊转移电池6时同步移动扣合好的扣合机构4，使得压装好的电池6的盖体61始终与壳体62保持紧密盖合的状态，避免盖体61和壳体62之间产生松动。

在一个实施例中，承载机构2还包括浮动机构26，浮动机构26设于载物板24和托板25之间，用于所载电池6在压装推进时被动调整电池6进而调整载物板24的倾斜方向和倾斜度。

具体地，浮动机构26包括中心球支点261和围绕中心球支点261的弹性件262，中心球支点261和弹性件262设于Y轴载物板驱动模组23上，中心球支点261与载物板24的中点活动连接，弹性件262设在载物板24底面的四角，当载物板24受到偏向一侧的压力时，该侧的载物板24会以中心球支点261为支点发生倾斜；

通过采用上述技术方案，浮动机构26适应电池6的底面发生倾斜，利于斜着将电池6的盖体61顶进壳体62且保证盖体61的顶面和壳体62的壳口构成的焊接线平面贴合Z轴基准板32的Z轴基准面321，利于保证焊接质量。

如图3和图4所示，在一个实施例中，压装机构3包括推移盖31、Z轴基准板32、Z轴基准板Z轴驱动模组33、X轴推移盖驱动模组34和Y轴推移盖驱动模组35，推移盖31与框架机构1连接，Z轴基准板Z轴驱动模组33能够驱使Z轴基准板32在推移盖31上沿Z轴移动，X轴推移盖驱动模组34能够驱使推移盖31连同Z轴基准板32沿X轴移动，Y轴推移盖驱动模组35能够驱使推移盖31连同Z轴基准板32沿Y轴移动。

通过采用上述技术方案，当承载机构2带动电池6沿Z轴、X轴和Y轴移动到压装位后，压装机构3沿X轴和Y轴移动到压装位，降下Z轴基准板32使Z轴装夹余高基准面322贴合并压紧夹紧板52、54，然后Z轴基准板栓驱动模组37驱动Z轴基准板栓36锁住Z轴基准板32。再使承载机构2向上顶升电池6，使电池盖体61的顶面接触到Z轴基准板32底面的Z轴基准面321将盖体61压进到壳体62内一致到位，即将盖体61完全压入壳体62中，使盖体61的顶面沉入壳体62的壳口形成的台阶高度满足要求(一般≤0.25mm)，同时调整了盖体61顶面和壳体62壳口，使得盖体61顶面和壳体62壳口构成的焊接线平面达到基准平面，至此完成了电池6压装与在Z轴上的定位和夹紧；然后X轴推移盖驱动模组34和Y轴推移盖驱动模组35能够在释放状态下使Z轴基准板32随着承载机构2于X轴和Y轴上移动，保持压装机构3始终压紧盖体61和壳体62，直到后续预焊后满焊前，Z轴基准板32升起到最高位脱开与电池6的接触并不会干涉推移盖31运动时可让推移盖31移开。

在一个实施例中，Z轴基准板32包括Z轴基准面321、Z轴装夹余高基准面322、预焊入光孔323、满焊保护盖324、满焊保护盖取放装置325、插指避空位326，Z轴基准面321就是Z轴基准板32的底面、Z轴装夹余高基准面322设于Z轴基准面321的对应下述X轴固定夹紧板52、Y轴固定夹紧板54组成的基准角，Z轴装夹余高基准面322为L型角尺面，每边宽为10mm左右，每边长为15mm左右，比Z轴基准面321突出一个高度(一般为盖体厚的一半约1mm)用来确定一致的电池装夹余高(一般为盖体61厚的一半约1mm)，预焊入光孔323设于Z轴基准板32上，预焊入光孔323对应电池预焊位置设置，满焊保护盖324设于Z轴基准板32的靠近电池的底面上，满焊保护盖取放装置325设于Z轴基准板32上，用于吸或扣住所述满焊保护盖324附在Z轴基准板32上，以及将满焊保护盖324解吸或解扣放置在盖体61上，插指避空位326对应插指设于Z轴基准板32上。

通过采用上述技术方案，Z轴基准面321用于与盖体61的顶面贴合，利于将盖体61的顶面和壳体62的壳口构成的焊接线平面调整至基准平面，利于保证焊接质量；Z轴装夹余高基准面322比Z轴基准面321低一个台阶高度(一般为盖体61厚的一半约1mm)，Z轴装夹余高基准面322在电池6压装时抵住X轴固定夹紧板52、Y轴固定夹紧板54起定位Z轴基准面321高度位置的作用，Z轴装夹余高基准面322撑起的与Z轴基准面321之间的空间高度使电池6的盖体61顶面及其压装后与壳口构成的焊接线平面与Z轴基准面321贴合后高出X轴固定夹紧板52、Y轴固定夹紧板54一个台阶高度，直到以后装夹成为电池6装夹余高(一般为盖体61厚的一半约1mm)，电池6装夹余高用以避免预焊与满焊时激光伤及夹紧板51、52、53、54；预焊入光孔323用于预焊时激光穿过Z轴基准板32射到盖体61和壳体62构成的焊接线上；带预焊入光孔323的Z轴基准板32同时用作预焊保护盖，保护盖体61顶面的电极柱、电极柱塑胶绝缘套、防爆窗、注液孔及其它的顶面区域不被激光灼伤或不让飞溅物落到；满焊保护盖324用于保护满焊作业时的电池盖体61顶面的电极柱、电极柱塑胶绝缘套、防爆窗、注液孔及其它的顶面区域不被激光灼伤或不让飞溅物落到，只留出四周壳口外边往内3～10mm区域(据电池顶面空间大小设计)供焊接用；满焊保护盖取放装置325可以使得满焊保护盖324在满焊作业前从Z轴基准板32上分离置于盖体61，覆盖于电池6的盖体61顶面，而Z轴基准板32移开，满足满焊作业的裸露与保护要求；在满焊作业后Z轴基准板32再移回来，将满焊保护盖324吸或扣住附在Z轴基准板32上；插指避空位326与插指4132位置对应，用于避开插指4132的干涉。

在一个实施例中，压装机构3还包括Z轴基准板栓36和Z轴基准板栓驱动模组37，Z轴基准板栓36与Z轴基准板32离合式连接。

通过采用上述技术方案，Z轴基准板栓驱动模组37用于驱使Z轴基准板栓36于Z轴上锁定Z轴基准板32，使压装时Z轴基准面321抵住电池6的盖体61任由承载机构2向上用力将壳体62套进盖体61一致到位，即将盖体61完全压入壳体62中，使盖体61的顶面沉入壳体62的壳口形成的台阶高度满足要求(一般≤0.25mm)。

请参阅图5，在一个实施例中，扣合机构4包括插指机构41、Z轴插指机构驱动模组42和Y轴插指机构驱动模组43，Z轴插指机构驱动模组42能够驱使插指机构41的插指臂412沿Z轴一致移动，相对电池6升降插指机构41；Y轴插指机构驱动模组43能够驱使插指机构41的插指座411沿Y轴相对移动，相对电池6打开或闭合插指机构41。

具体地，当准备将电池6放置于承载机构2时，Z轴插指机构驱动模组42驱使插指机构41的插指臂412沿Z轴上升至最高位置，Y轴插指机构驱动模组43驱使插指机构41的插指座411沿Y轴张开，待电池6放置于承载机构2，经压装机构3压紧电池6后，Y轴插指机构驱动模组43驱使插指机构41的插指座411沿Y轴缩进到位，使插指头413的插指4132处于盖体61上方，然后Z轴插指机构驱动模组42驱使插指机构41的插指臂412沿Z轴下降使插指头413的插指4132扣紧盖体61的顶面。

通过采用上述技术方案，Y轴插指机构驱动模组43驱使插指机构41的插指座411打开，Z轴插指机构驱动模组42驱使插指机构41的插指臂412上升，用于电池的上下料，在压装机构3压紧盖体61后，插指机构41的插指4132扣合于盖体61上，在装夹和预焊移动电池6时承载机构2同步移动扣合好的扣合机构4，使得压装好的电池6的盖体61始终与壳体62保持紧密盖合的状态，避免盖体61和壳体62之间产生松动。

在一个实施例中，插指机构41包括插指座411、插指臂412和插指头413，插指座411与Y轴插指机构驱动模组43连接，插指臂412通过Z轴插指机构驱动模组42与插指座411连接，插指臂412在远离插指座411的端面设有开口槽，插指头413围绕插指臂412的开口槽设置，插指头413朝盖体61两两相对设置。

通过采用上述技术方案，插指臂412可以带着插指头413上的插指4132由Y轴插指机构驱动模组43驱动闭合和由Z轴插指机构驱动模组42驱动沿插指座411下降扣住电池6的盖体61。

在一个实施例中，插指头413包括插指4132、弹性件和插指盖4131，插指4132安装在插指臂412端面开口槽内，弹性件埋在插指臂412端面开口槽内插指4132与槽壁之间，使插指4132能沿Y轴弹性移动，插指盖4131封堵插指臂412端面开口槽的Z轴方向。

通过采用上述技术方案，在插指机构41因故障未上升到位但进一步扣合必碰到壳体62壁时插指4132压缩弹性件抵消扣合行程免于象刚性插指那样夹坏壳体62。

如图6至图8所示，在一个实施例中，装夹机构5包括X轴活动夹紧板51、X轴固定夹紧板52、Y轴活动夹紧板53、Y轴固定夹紧板54，X轴活动夹紧板51和X轴固定夹紧板52沿X轴相对布置，X轴活动夹紧板51和X轴固定夹紧板52之间的距离可调；Y轴活动夹紧板53和Y轴固定夹紧板54沿Y轴相对布置，Y轴活动夹紧板53和Y轴固定夹紧板54之间的距离可调。

通过采用上述技术方案，方壳电池单体压装焊接夹具100对调整电池6在X轴和Y轴上的位置具有一个一致的由固定夹紧板52、54构成的基准位置，保证电池6能被一致定位和夹紧。

在一个实施例中，装夹机构5还包括X轴活动夹紧驱动模组55、Y轴活动夹紧驱动模组56，X轴活动夹紧驱动模组55驱动X轴活动夹紧板51沿X轴夹紧电池6，Y轴活动夹紧驱动模组56驱动Y轴活动夹紧板53沿Y轴夹紧电池6。

通过采用上述技术方案，方壳电池单体压装焊接夹具100在X轴和Y轴上可以用X轴活动夹紧驱动模组55、Y轴活动夹紧驱动模组56驱动X轴活动夹紧板51、Y轴活动夹紧板53移动电池6去到基准位置被一致定位并夹紧。

在一个实施例中，装夹机构5还包括在X轴活动夹紧板51、X轴固定夹紧板52下方设置的Y轴移动滑轨，X轴活动夹紧板51先沿X轴移动以将电池6移动至靠住X轴固定夹紧板52并夹紧，然后Y轴活动夹紧板53沿Y轴推动电池6连同已夹紧电池6的X轴活动夹紧板51、X轴固定夹紧板52一起移动至靠住Y轴固定夹紧板54并夹紧。通过采用上述技术方案，方壳电池单体压装焊接夹具100做到移动并夹紧电池6过程中使电池6与夹紧板无刮擦，保证装夹不损伤壳体。

如图9所示，在一个实施例中，装夹机构5的X轴活动夹紧板51、X轴固定夹紧板52、Y轴活动夹紧板53、Y轴固定夹紧板54都设置有夹紧牙齿57，夹紧牙齿57长度比电池6的预焊点的长度适当长，夹紧牙齿57宽度比电池的预焊点的熔深适当宽，夹紧牙齿57突出合适高度，以0.05mm为宜，夹紧牙齿57在夹紧板上的位置对应电池6的预焊点位置。通过采用上述技术方案，方壳电池单体压装焊接夹具100做到通过牙齿在预焊点位置局部咬紧电池6防止预焊时发生透光事故。

在一个实施例中，装夹机构5的X轴活动夹紧板51、X轴固定夹紧板52、Y轴活动夹紧板53、Y轴固定夹紧板54上设置的夹紧牙齿57，可以替换为另外的X轴活动掐紧驱动模组对、Y轴活动掐紧驱动模组对，以及与牙齿尺寸相同的掐指穿过夹紧板布置在电池6的预焊点位置，掐紧时伸出夹紧板的深度可调，以0.05mm为宜。通过采用上述技术方案，方壳电池单体压装焊接夹具100做到通过掐指在预焊点位置局部掐紧电池6防止预焊发生透光事故。

本发明采用的技术方案的第二部分是一种自动焊接设备1000。

如图10所示，在一个实施例中自动焊接设备1000采用上述一项或几项组合的方壳电池单体压装焊接夹具100。通过采用上述技术方案，每个焊接通道只需要设置一套夹具、一个压装兼装夹工位，不需要外部压装和/或装夹装置即可完成压装和装夹，且这一次装夹可以用于其后的预焊、满焊作业。

在一个实施例中，自动焊接设备1000依靠采用两套方壳电池单体压装焊接夹具100，采用同一套焊激光器、同一套焊接头300、同一个双通道各安装一套压装焊接夹具的焊接平台200、同一套配套设备(冷水机、保护气装置、除尘器)和同一套焊接软件。通过采用上述技术方案，自动焊接设备1000一机依次完成压装、装夹、预焊、满焊，减少了夹具数、装夹工位数、装夹次数和流转时间，提高了装夹精度和焊接质量，缩短了作业周期，同时也节约了夹具、压整机构、激光器、焊接头、配套设备和焊接软件的成本，充分利用了焊接设备，同时减少了电池生产设备种类和场地。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。