CN108838528A - 一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置，包括激光光隔(1)、激光切割头(10)、激光焊接头(11)和滑轨(5)，所述滑轨(5)的分别设有两端的磁极相反的第一磁吸定位块(401)和第二磁吸定位块(402)中间的电磁铁(2)，通入不同方向电流所述电磁铁(2)分别处于焊接工位和切割工位，所述滑轨(5)与激光焊接头(11)和激光切割头(10)光束整形系统、光纤耦合器和传输光纤，所述光束整形系统位于所述滑轨(5)的底部并分别对应所述焊接工位和切割工位设置。本发明还公开了一种激光切割与焊接一体的电解电容制造方法。本发明的激光切割与焊接一体的电解电容制造装置，实现激光切割和激光焊接的一体化。

Description

一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置和方法
技术领域
本发明属于电子元器件制造技术领域，更具体地，涉及一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置和方法。
背景技术
由于空间运行环境的特殊性，对航空航天电子元件包括电解电容提出了极高的要求，不仅要求组件体积小、重量轻，而且要求组件有很高的气密性，能够耐受强冲击振动和辐照条件，能在较宽的温度范围和真空的状态稳定工作，并有较长的工作寿命。现代战争环境对电子器件的性能提出了更高的要求。
军用电解电容壳体封装密封是为了保护器件和封装金属内层不受环境腐蚀和机械损伤。密封的元器件内部气氛含量对其性能和可靠性有着十分重要的联系，它是造成元器件早期失效、性能下降的因素之一。
目前业界常用的军用电解电容壳体封装密封采用激光焊接技术，但在后期的正极材料切割工艺中普遍采用砂轮打磨或其他带有机械应力的切割工艺，这种机械应力容易导致玻璃体产生难以察觉的细微裂纹，在后期的使用过程中，这种细微裂纹随着环境变化不断扩大，最终导致电容器失去密封性而失效。同时，产品从密封焊接到正极材料切割需要周转、准备和装夹，生产周期长，生产效率低。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种激光切割与激光焊接一体的电解电容制造装置和方法，通过在设置滑轨，并在滑轨的两端分别设置磁极相反第一磁吸定位块和第二磁吸定位块，在第一磁吸定位块和第二磁吸定位块之间设置固定有激光光隔的电磁铁，通过在电磁铁中通方向相反的两种电流使得激光光隔分别位于焊接工位和切割工位，并在对应的激光出射端分别设置光束整形系统、光纤耦合器、传输光纤、激光焊接头和激光切割头，在一台激光设备实现电解电容外壳密封焊接和正极材料切割这两项关键工艺，提高了设备利用率，缩短了传统生产工艺的周转、准备期，提高生产效率，降低电容器的设备投资成本，且通过激光切割正极材料实现无应力加工，克服了传统加工工艺由于应力作用导致玻璃体产生裂纹的现象，进一步保证了产品的密封性，提高产品良率。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置，包括激光光隔、激光切割头和激光焊接头，还包括滑轨，
所述滑轨的两端分别设有磁极相反的第一磁吸定位块和第二磁吸定位块，其中间设有沿所述滑轨移动的导移机构，所述导移机构的顶部固定有电磁铁，电流所述电磁铁通入不同方向分别实现处于靠近所述第一磁吸定位块的焊接工位或处于靠近所述第二磁吸定位块的切割工位；
所述激光光隔的光出射口设于所述电磁铁的底部，所述滑轨和激光焊接头之间依次设有第一光束整形系统、第一光纤耦合器和第一传输光纤，所述滑轨和激光切割头之间依次设有第二光束整形系统、第二光纤耦合器和第二传输光纤，所述第一光束整形系统和第二光束整形系统位于所述滑轨的底部并分别对应所述焊接工位和切割工位设置，分别实现电解电容的焊接和切割。
进一步地，所述第一光束整形系统和第二光束整形系统均包括平行设置的第一激光聚焦镜和第二激光聚焦镜，且所述第一激光聚焦镜和第二激光聚焦镜均垂直于所述激光光隔。
进一步地，所述激光光隔出光口与所述第一激光聚焦镜的距离等于所述第一激光聚焦镜的焦距。
进一步地，所述第一光纤耦合器位于所述第一光束整形系统的第二激光聚焦镜的焦点处。
进一步地，所述第二光纤耦合器位于所述第二光束整形系统的第二激光聚焦镜的焦点处。
进一步地，所述激光光隔发出的激光为锥形发散光束。
进一步地，所述激光焊接头采用集成惰性气体喷嘴和冷却液接口。
进一步地，所述激光切割头采用集成切割气体和冷却液接口。
作为本发明的另一方面，提供一种激光切割与焊接一体的电解电容制造方法，步骤如下：
S1：将待加工的电解电容通过夹具固定在激光焊接头下方的焊接工位上；
S2：点击激光焊接按钮，第一磁吸定位块吸附电磁电磁铁，使激光束通过第一光束整形系统耦合进入所述激光焊接头，激光束进入激光焊接工位，完成密封焊接作业；
S3：将已完成密封焊接的所述电解电容从焊接夹具上卸下，安装到激光切割头下方的切割工位上；
S4：点击激光切割按钮，第二磁吸定位块吸附所述电磁铁，使激光束通过第二光束整形系统耦合进入激光切割头，完成所述电解电容的正极材料的切割作业。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的激光切割与激光焊接一体的电解电容制造装置，通过在设置滑轨，并在滑轨的两端分别设置磁极相反第一磁吸定位块和第二磁吸定位块，在第一磁吸定位块和第二磁吸定位块之间设置固定有激光光隔的电磁铁，通过在电磁铁中通方向相反的两种电流使得激光光隔分别位于焊接工位和切割工位，并在对应的激光出射端分别设置光束整形系统、光纤耦合器、传输光纤、激光焊接头和激光切割头，在一台激光设备实现电解电容外壳密封焊接和正极材料切割这两项关键工艺，提高了设备利用率，缩短了传统生产工艺的周转、准备期，提高生产效率，降低电容器的设备投资成本，且通过激光切割正极材料实现无应力加工，克服了传统加工工艺由于应力作用导致玻璃体产生裂纹的现象，进一步保证了产品的密封性，提高产品良率。
(2)本发明提供的激光切割与激光焊接一体的电解电容制造装置，激光光隔发出的光为锥形发散光束，第一光束整形系统和第二光束整形系统均包括第一激光聚焦镜和第二激光聚焦镜，第一激光聚焦镜和第二激光聚焦镜平行设置，且均与激光光隔垂直，激光光隔的出光口的距离第一激光聚焦镜等于第一激光聚焦镜的焦距，使得从激光光隔发出的锥形发散光束经过第一激光聚焦镜后平行射出，再经过第二激光聚焦镜后汇聚进入光纤耦合器，且光纤耦合器位于第二激光聚焦镜的焦点处，保证激光束高效地耦合进入第一传输光纤和第二传输光纤，实现柔性化激光加工。
(3)本发明提供的激光切割与激光焊接一体的电解电容制造装置，激光焊接头采用集成惰性气体喷嘴和冷却液接口，实现稳定的高质量焊接；激光切割头采用集成切割气体和冷却液接口，实现稳定的高质量切割。
(4)本发明提供的激光切割与激光焊接一体的电解电容制造方法，通过将电解电容通过夹具依次固定在激光焊接接头的焊接工位和激光切割接头的切割工位上，并对应调整通过电磁铁的电流，使得固定在电磁铁上的激光光隔分别位于靠近第一磁吸定位块和第二磁吸定位块的位置，于一台设备上实现激光切割和激光焊接，能够大大缩短产品从密封焊接到正极材料切割周转、准备和装夹的生产周期，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例一种激光切割与激光焊接一体的电解电容制造装置的结构示意图。
其中：1-激光光隔、2-电磁铁、3-滑块、401-第一磁吸定位块、402-第二磁吸定位块、5-滑轨、601-第一光束整形系统、602-第二光束整形系统、701-第一光纤耦合器、702-第二光纤耦合器、801-第一传输光纤、802-第二传输光纤、9-电解电容器、901-正极材料、902-玻璃体、10-激光切割头、11-激光焊接头。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为本发明实施例一种激光切割与激光焊接一体的电解电容制造装置的结构示意图。如图1所示，包括激光光隔1、激光分时分光系统、滑轨5、第一光束整形系统602、第二光束整形系统603、光纤耦合器7、传输光纤8、电解电容9、激光切割头10和激光焊接头11，激光分时分光系统包括电磁铁2、滑块3、滑轨5、第一磁吸定位块401和第二磁吸定位块402，第一磁吸定位块401、电磁铁2和第二磁吸定位块402设于滑轨5之上，且均位于同一高度，第一磁吸定位块401和第二磁吸定位块402固定在滑轨5的两端，电磁铁2的底部设有与滑轨5匹配的导移机构，导移机构沿滑轨于第一磁吸定位块401和第二磁吸定位块402之间直线滑动，第一磁吸定位块401和第二磁吸定位块402的磁极相反，电磁铁2中通入正反两种电流时，其磁极相反，使得电磁铁2分别处于靠近第一磁吸定位块401的焊接工位和靠近第二磁吸定位块402的切割工位位置。
作为优选，电解电容制造装置还包括激光焊接按钮和激光切割按钮，分别对应电磁铁2的焊接工位和切割工位。
激光光隔1固定在电磁铁2中，激光光隔1的光出射口位于电磁铁2的底部，激光光隔1位于滑轨5的一侧，使得激光光隔1发出的光束不受遮挡传播；作为优选，激光光隔1输出的激光束为锥形发散光束。
光出射口的底部对应设有光束整形系统，光束整形系统包括第一光束整形系统601和第二光束整形系统602，第一光束整形系统601的中心正对电磁铁2靠近第一磁吸定位块401处时激光光隔1的光出射口，第二光束整形系统602的中心正对电磁铁2靠近第二磁吸定位块402处时激光光隔1的光出射口；第一光束整形系统601和第二光束整形系统602均包括第一激光聚焦镜和第二激光聚焦镜，第一激光聚焦镜和第二激光聚焦镜相互平行设置，且均垂直激光光隔1，第一激光聚焦镜和第二激光聚焦镜均设于筒状固定结构内，筒状固定结构用于保证第一激光聚焦镜和第二激光聚焦镜的位置的稳定性。
作为优选，激光光隔1位于焊接工位时，第一光束整形系统中的第一激光聚焦镜和激光光隔1的出光口的距离等于第一激光聚焦镜的焦距，激光光隔1位于切割工位时，第二光束整形系统601中的第一激光聚焦镜和激光光隔1的出光口的距离等于第一激光聚焦镜的焦距，使得入射进入第一激光聚焦镜的锥形发散光速经过第一激光光束聚焦镜后平行射入第二激光聚焦镜内。
第一光束整形系统601背离滑轨5的一侧设有第一光纤耦合器701，第二光束整形系统602的背离滑轨5的一侧设有第一光纤耦合器701，第一光纤耦合器701的末端设有第一传输光纤801，第二光纤耦合器702的末端设有第二传输光纤802，平行入射进入第二激光聚集镜经过第二激光聚焦镜后汇聚分别进入第一光纤耦合器701和第二光纤耦合器702。
作为优选，第一光纤耦合器701和第二光纤耦合器702均位于对应的第二激光聚焦镜的焦点处，保证激光束高效地耦合进入第一传输光纤801和第二传输光纤802，实现柔性化激光加工。
第一传输光纤801的末端设有激光焊接头11，第二传输光纤802的末端设有激光切割头10，用于在一台设备上实现电解电容9壳体封装密封的激光焊接和电解电容9的正极材料901的激光切割。激光焊接时，激光焊接头11置于电解电容9外侧壳体密封处；激光切割时，电解电容器9的正极材料901置于激光切割头10的位置，采用激光焊接能保证电解电容的密封性，采用激光切割能保证正极材料901切割中玻璃体902的完整性；一台设备上实现激光切割和激光焊接，能够大大缩短产品从密封焊接到正极材料切割周转、准备和装夹的生产周期，提高生产效率。
作为优选，激光焊接头11采用集成惰性气体喷嘴和冷却液接口，实现稳定的高质量焊接；
作为优选，激光切割头10采用集成切割气体和冷却液接口，实现稳定的高质量切割。
一种激光切割与焊接一体的电解电容制造方法，步骤如下：
S1：将待加工的电解电容9通过夹具固定在激光焊接头11下方的焊接工位上；
S2：点击激光焊接按钮，第一磁吸定位块401吸附电磁电磁铁2，使激光束通过第一光束整形系统601耦合进入激光焊接头11，激光束进入激光焊接工位，完成密封焊接作业；
S3：将已完成密封焊接的电解电容9从焊接夹具上卸下，安装到激光切割头(10)的切割工位上；
S4：点击激光切割按钮，第二磁吸定位块402吸附电磁铁2，使激光束通过第二光束整形系统602耦合进入激光切割头10，完成电解电容9的正极材料901的切割作业。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置，包括激光光隔(1)、激光切割头(10)和激光焊接头(11)，其特征在于，还包括滑轨(5)，
所述滑轨(5)的两端分别设有磁极相反的第一磁吸定位块(401)和第二磁吸定位块(402)，其中间设有沿所述滑轨(5)移动的导移机构，所述导移机构的顶部固定有电磁铁(2)，电流所述电磁铁(2)通入不同方向分别实现处于靠近所述第一磁吸定位块(401)的焊接工位或处于靠近所述第二磁吸定位块(402)的切割工位；
所述激光光隔(1)的光出射口设于所述电磁铁(2)的底部，所述滑轨(5)和激光焊接头(11)之间依次设有第一光束整形系统(601)、第一光纤耦合器(701)和第一传输光纤(801)，所述滑轨(5)和激光切割头(10)之间依次设有第二光束整形系统(602)、第二光纤耦合器(702)和第二传输光纤(802)，所述第一光束整形系统(601)和第二光束整形系统(602)位于所述滑轨(5)的底部并分别对应所述焊接工位和切割工位设置，分别实现电解电容的焊接和切割。
2.根据权利要求1所述的一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置，所述第一光束整形系统(601)和第二光束整形系统(602)均包括平行设置的第一激光聚焦镜和第二激光聚焦镜，且所述第一激光聚焦镜和第二激光聚焦镜均垂直于所述激光光隔(1)。
3.根据权利要求2所述的一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置，所述激光光隔出光口与所述第一激光聚焦镜的距离等于所述第一激光聚焦镜的焦距。
4.根据权利要求2所述的一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置，所述第一光纤耦合器(701)位于所述第一光束整形系统(601)的第二激光聚焦镜的焦点处。
5.根据权利要求2所述的一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置，所述第二光纤耦合器(701)位于所述第二光束整形系统(602)的第二激光聚焦镜的焦点处。
6.根据权利要求1所述的一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置，所述激光光隔(1)发出的激光为锥形发散光束。
7.根据权利要求1所述的一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置，所述激光焊接头(11)采用集成惰性气体喷嘴和冷却液接口。
8.根据权利要求1所述的一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置，所述激光切割头(10)采用集成切割气体和冷却液接口。
9.一种激光切割与焊接一体的电解电容制造方法，其特征在于，应如权利要求1～8中的任一项所述的一种激光切割与焊接一体的电解电容制造装置实现，步骤如下：
S1：将待加工的电解电容(9)通过夹具固定在激光焊接头(11)下方的焊接工位上；
S2：点击激光焊接按钮，第一磁吸定位块(401)吸附电磁电磁铁(2)，使激光束通过第一光束整形系统(601)耦合进入所述激光焊接头(11)，激光束进入激光焊接工位，完成密封焊接作业；
S3：将已完成密封焊接的所述电解电容(9)从焊接夹具上卸下，安装到激光切割头(10)下方的切割工位上；
S4：点击激光切割按钮，第二磁吸定位块(402)吸附所述电磁铁(2)，使激光束通过第二光束整形系统(602)耦合进入激光切割头(10)，完成所述电解电容(9)的正极材料(901)的切割作业。
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