CN111266722A - 一种超声波焊头和焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池加工机械技术领域，公开了一种超声波焊头，包括焊接部，焊接部设有两个并沿Z轴对置，每个焊接部包含两个焊头单元，两个焊头单元沿X轴方向间隔布置并在两者之间形成避空区域，其中：焊头单元包括若干个焊头，焊头具有沿Y轴方向对置的平头端和尖端，同一焊头单元的所有焊头的尖端均朝向同一方向。有益效果：每个焊接部包含两个焊头单元，两个焊头单元对双芯包的同一侧进行同步作业，焊头单元设置若干个带有尖端的焊头，一方面大大增大了摩擦力，另一方面，焊头具有尖端和平头端，尖端可以实现在沿尖端朝向的方向上具有较小的阻力，起振更容易，平头端能够保证焊接时的焊接强度；设置避空区域减少焊接共振现象。

Description

一种超声波焊头和焊接装置
技术领域
本发明涉及电池加工机械技术领域，尤其涉及一种超声波焊头和焊接装置。
背景技术
目前，在汽车动力电池这个新兴行业中，超声波焊接已经成为制作电池的工艺中不可或缺的一环。随着电池能量密度要求越来越高，相应的单个电池也被要求做的更厚更大，以满足越来越高的续航要求。单个电池结构从一个电池壳单芯包过度到双芯包，这样可以明显增大单体电芯的容量，但是相应的也增加了焊接工艺。
以前单芯包只需要在正负极各焊一次，就完成焊接工艺。现在芯包翻倍，并且还是放在同一个电池中，那么焊接工艺就会变成正负极各两次，总共四次。这样对生产效率就产生了非常大的影响。以前最快速度一分钟可以做12个电池，但是现在因为工艺环节的增加，同样时间只能做一半。于是就有人设想同时焊两个焊印。但是做了之后就发现，由于焊接面积的增大，两个焊印又相距较远(一般因为结构原因焊印会大于10mm)。此时的焊头工作面需要做的比较大，相应负载就比较大，这样对焊头的整体振动会产生较大影响。实际用下来发现，焊接效果明显弱于分开焊接，虚焊现象较严重。而且也比较容易损坏超声波振动单元。所以比较下来，目前还是使用传统工艺，牺牲效率，以保证电池的质量和稳定性。
经过改进，新的焊接头具有两个焊头单元，但是这种焊接头在焊接时摩擦力较小，容易造成虚焊。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声波焊头和焊接装置，以解决现有焊头在焊接时摩擦力较小，容易造成虚焊的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种超声波焊头，包括：
焊接部，所述焊接部设有两个并沿Z轴对置，每个所述焊接部包含两个焊头单元，两个所述焊头单元沿X轴方向间隔布置并在两者之间形成避空区域，其中：
所述焊头单元包括若干个焊头，所述焊头具有沿Y轴方向对置的平头端和尖端，同一所述焊头单元的所有所述焊头的所述尖端均朝向同一方向。
每个焊接部包含两个焊头单元，两个焊头单元对双芯包的同一侧进行同步作业，焊头单元设置若干个带有尖端的焊头，一方面大大增大了摩擦力，另一方面焊头具有尖端和平头端，尖端可以实现在沿尖端朝向的方向上具有较小的阻力，起振更容易，平头端能够保证焊接时的焊接强度；设置避空区域减少焊接共振现象。
作为优选，沿X轴方向对应的两个所述焊头单元上的所述焊头的尖端的朝向方向相反。
焊接部在沿Y轴进行焊接时，始终有一个焊头单元的尖端朝向方向与移动方向一致。
作为优选，所述焊头单元上包括多列沿Y轴方向布置的所述焊头。
作为优选，所述焊头的焊接端面设有凸起。焊接时凸起先接触金属箔片时压强大、阻力小，使得焊接时起振更容易，焊接更牢固。
作为优选，所述避空区域包括外避空区域和内避空区域，所述外避空区域的第一开口沿Z轴敞开，所述内避空区域的第二开口与所述外避空区域的底部连通。
减小共振现象同时能够减小内应力，并能防止焊接部断裂。
作为优选，所述外避空区域的底部沿X轴方向的两端为圆弧面。
上述设置减少内应力，防止焊接部工作时断裂。
作为优选，所述内避空区域连接在所述外避空区域的中部。
作为优选，所述超声波焊头还包括沿Y轴方向延伸的连接部。连接部用于将换能器的超声波传导至超声波焊头。
作为优选，所述连接部上设有抵接面，所述抵接面与Z轴垂直。抵接面能够与压紧头配合，防止超声波焊头变形过大造成虚焊。
本发明还提供一种焊接装置，该焊接装置包括上述的超声波焊头。
本发明的有益效果：每个焊接部包含两个焊头单元，两个焊头单元对双芯包的同一侧进行同步作业，焊头单元设置若干个带有尖端的焊头，一方面大大增大了摩擦力，另一方面焊头具有尖端和平头端，尖端可以实现在沿尖端朝向的方向上具有较小的阻力，起振更容易，平头端能够保证焊接时的焊接强度；设置避空区域减少焊接共振现象。
附图说明
图1是本发明的具体实施例的超声波焊头的一个视角的结构示意图；
图2是本发明的具体实施例的超声波焊头的另一个视角的结构示意图；
图3是本发明的具体实施例的超声波焊头的焊接部的结构示意图；
图4是本发明的具体实施例的焊接装置的结构示意图。
图中：
1-焊接部；2-连接部；3-换能器；4-焊头夹紧装置；5-压紧头；6-焊接底座；7-焊机过滤器；
10-避空区域；10A-外避空区域；10B-内避空区域；11-焊头单元；21-抵接面；
111-焊头；111A-平头端；111B-尖端。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本发明提供一种超声波焊头，如图1和图2所示，超声波焊头包括焊接部1和连接部2，焊接部1共有两个，两个焊接部1沿Z轴布置，连接部2沿Y轴布置。
位于图1下方的焊接部1可以向下进行焊接，位于图1上方的焊接部1可以向上进行焊接。
每个焊接部1包括两个焊头单元11，两个焊头单元11沿X轴方向间隔布置，并在两者之间形成避空区域10。两个焊头单元11均可以将一个极耳和一个垫片压紧在转接片上，设置避空区域10减少焊接共振现象。
焊头单元11上设有若干个焊头111，焊头111具有沿Y轴方向对置的平头端111A和尖端111B，同一焊头单元11的所有焊头111的尖端111B均朝向同一方向。
即焊接时，沿着焊头111的尖端111B的方向(Y轴方向)运动时，尖端111B可以实现在沿尖端111B朝向的方向上具有较小的阻力，起振更容易，平头端111A能够保证焊接时的焊接强度。
进一步，沿X轴方向对应的两个焊头单元11上的焊头的尖端111B的朝向方向相反。即焊接部1在沿Y轴进行焊接时，始终有一个焊头单元11的尖端11B朝向方向与移动方向一致。
进一步，焊头单元11上包括三列沿Y轴布置的焊头111，每列具有5个焊头111。
参见图3，焊头111的焊接端面设有凸起112。在本实施例中，凸起112为圆柱体结构。焊接时凸起112先接触金属箔片时压强大、阻力小，使得焊接时起振更容易，焊接更牢固。
继续参见图1，避空区域10包括外避空区域10A和内避空区域10B，外避空区域10A的第一开口沿Z轴敞开，内避空区域10B的第二开口与外避空区域10A的底部连通。
在本实施例中，外避空区域10A的底部沿X轴方向的两端为圆弧面。
内避空区域10B连接在外避空区域10A的中部。需要说明的是，内避开区域10B小于外避空区域10A。在本实施例中，内避空区域10B远离外避空区域10A的部分具有圆弧形内壁。
继续参见图2，连接部2包括上设有抵接面21，抵接面21与Z轴垂直。
结合图1～图4，本发明还提供一种焊接装置，包括换能器3、上述的超声波焊头、焊头夹紧装置4、压紧头5、焊接底座6和焊机过滤器7，换能器3的输出端连接超声波焊头，具体地，换能器3的输出端连接超声波焊头的连接部2，焊头夹紧装置4设置在换能器3上并夹紧该超声波焊头，压紧头5向下抵接该超声波焊头的抵接面21，焊接底座6设置在超声波焊头的正下方，焊机过滤器7用于冷却时对压缩空气的过滤，以免因气源不洁净对换能器3造成损坏。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波焊头，其特征在于，包括：
焊接部(1)，所述焊接部(1)设有两个并沿Z轴对置，每个所述焊接部(1)包含两个焊头单元(11)，两个所述焊头单元(11)沿X轴方向间隔布置并在两者之间形成避空区域(10)，其中：
所述焊头单元(11)设有若干个焊头(111)，所述焊头(111)具有沿Y轴方向对置的平头端(111A)和尖端(111B)，同一所述焊头单元(11)的所有所述焊头(111)的所述尖端(111B)均朝向同一方向。
2.根据权利要求1所述的超声波焊头，其特征在于，沿X轴方向对应的两个所述焊头单元(11)上的所述焊头(111)的尖端(111B)的朝向方向相反。
3.根据权利要求2所述的超声波焊头，其特征在于，所述焊头单元(11)上包括多列沿Y轴方向布置的所述焊头(111)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的超声波焊头，其特征在于，所述焊头(111)的焊接端面设有凸起(112)。
5.根据权利要求4所述的超声波焊头，其特征在于，所述避空区域(10)包括外避空区域(10A)和内避空区域(10B)，所述外避空区域(10A)的第一开口沿Z轴敞开，所述内避空区域(10B)的第二开口与所述外避空区域(10A)的底部连通。
6.根据权利要求5所述的超声波焊头，其特征在于，所述外避空区域(10A)的底部沿X轴方向的两端为圆弧面。
7.根据权利要求6所述的超声波焊头，其特征在于，所述内避空区域(10B)连接在所述外避空区域(10A)的中部。
8.根据权利要求5所述的超声波焊头，其特征在于，所述超声波焊头还包括沿Y轴方向延伸的连接部(2)。
9.根据权利要求8所述的超声波焊头，其特征在于，所述连接部(2)上设有抵接面(21)，所述抵接面(21)与Z轴垂直。
10.一种焊接装置，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的超声波焊头。
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