CN117047268A - 焊接设备及其压头组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了焊接设备及其压头组件，其中，所述压头组件(10)包括压头(11)和保护气导向件(12)，所述压头(11)具有纵向贯穿的焊接孔(111)，所述保护气导向件(12)设置在所述焊接孔(111)内，以向所述焊接孔(111)内导入环绕所述焊接孔(111)的中心轴线的保护气。保护气导向件设置在焊接孔内，并且能够以环绕焊接孔的中心轴线的方式导入保护气，使得保护气能够以环绕中心轴线的方式进入焊接孔，因而能够更好地填充焊接孔，达到充分保护的效果。

Description

焊接设备及其压头组件

技术领域

本申请涉及机械加工领域，更具体地说，涉及一种焊接设备及其压头组件。

背景技术

使用焊接设备对两个工件进行焊接时，通常需要在压紧工件的同时实施焊接。具体的，可以使用压头将工件压紧，激光火焰穿过贯穿压头的焊接孔进行焊接。焊接时，为获得良好的焊接效果，需要通入保护气来保护并稳定焊点。现有技术中，通常采用向焊接孔处喷吹保护气的方式通入保护气，导致保护气容易逸散，无法起到充分的保护作用。

因此，如何对焊点处提供保护气以达到充分保护的效果成为本申请需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种焊接设备的压头组件，该压头组件能够对焊点有效提供保护气，达到充分保护的作用。

本申请提供一种焊接设备的压头组件，其中，所述压头组件包括压头和保护气导向件，所述压头具有纵向贯穿的焊接孔，所述保护气导向件设置在所述焊接孔内，以向所述焊接孔内导入环绕所述焊接孔的中心轴线的保护气。

可选地，所述保护气导向件设置为向所述焊接孔内导入呈螺旋状环绕所述中心轴线流动的保护气流。

可选地，所述保护气导向件包括环状主体和设置在所述环状主体的侧壁外表面上的螺旋槽，所述压头设置有用于将保护气输送到所述螺旋槽的供气通道。

可选地，所述保护气导向件靠近所述压头的压紧端面设置；和/或，所述环状主体和所述焊接孔设置有对应的渐缩部分，所述螺旋槽至少设置于所述环状主体的渐缩部分上。

可选地：所述压头组件包括绝缘连接板，所述压头浮动地穿设于所述绝缘连接板，所述压头和绝缘连接板之间设置有用于将所述压头压紧在工件上的弹性件；和/或，所述压头组件包括设置在所述压头的顶部的防护盖板，所述防护盖板包括对应所述焊接孔的通孔。

本申请还提供一种焊接设备，其中，所述焊接设备包括本申请的焊接设备的压头组件。

可选地，所述焊接设备包括移动机构、支架、激光焊接装置，所述支架安装于所述移动机构，以通过所述移动机构移动，所述激光焊接装置和所述压头组件安装于所述支架，以使所述激光焊接装置的激光穿过所述焊接孔。

可选地，所述焊接设备包括控制所述移动机构的控制单元和安装于所述支架的识别单元，所述识别单元与所述控制单元电连接，以使所述控制单元根据所述识别单元的反馈控制所述移动机构的移动。

可选地，所述支架包括安装于所述移动机构的第一部分和与所述第一部分连接的第二部分，所述激光焊接装置安装于所述第一部分，所述压头组件、识别单元安装于所述第二部分。

可选地：所述焊接设备包括抽吸单元和安装于所述第二部分并位于所述压头组件两侧的吸尘罩，所述抽吸单元与所述吸尘罩连接；和/或，所述第二部分可调节位置地安装于第一部分，和/或，所述压头组件、识别单元中的至少一者可调节位置地安装于所述第二部分。

根据本申请的技术方案，保护气导向件设置在焊接孔内，并且能够以环绕焊接孔的中心轴线的方式导入保护气，使得保护气能够以环绕中心轴线的方式进入焊接孔，因而能够更好地填充焊接孔，达到充分保护的效果。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为根据本申请的一种实施方式的压头组件的立体图；

图2为图1的另一角度视图并拆分了一个压头；

图3为图2中保护气导向件的立体图；

图4为图1中单个压头处的剖视图；

图5为根据本申请的一种实施方式的焊接设备的立体图；

图6为图5的侧视图；

图7为图5中焊接设备的主体部分的立体图；

图8为图7中焊接设备的局部立体图；

图9为图7中焊接设备的另一局部立体图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

根据本申请的一个方面，提供一种焊接设备的压头组件，其中，所述压头组件10包括压头11和保护气导向件12，所述压头11具有纵向贯穿的焊接孔111，所述保护气导向件12设置在所述焊接孔111内，以向所述焊接孔111内导入环绕所述焊接孔111的中心轴线的保护气。

本申请的压头组件10中，保护气导向件12设置在焊接孔111内，并且能够以环绕焊接孔111的中心轴线的方式导入保护气，使得保护气能够以环绕中心轴线的方式进入焊接孔111，因而能够更好地填充焊接孔111，达到充分保护的效果。

具体的，由于保护气以环绕中心轴线的方式进入焊接孔111，因而能够随着保护气的充入在截面方向上从外向内均匀填充焊接孔111，并沿轴向方向充满焊接孔111，使得焊接孔111内均匀充满保护气，确保焊接时的充分保护效果。

其中，保护气导向件12可以设置为以适当方式提供保护气，从而以环绕中心轴线的方式导入保护气，也就是使保护气进入焊接孔111内时呈环绕中心轴线的形式。例如，保护气导向件12可以设置为向焊接孔111内提供环形保护气流，也就是在导入处沿切向方向提供保护气流。优选地，为在环绕的同时加快保护气的均匀化速度，所述保护气导向件12可以设置为向所述焊接孔111内导入呈螺旋状环绕所述中心轴线流动的保护气流。也就是说，保护气流可以形成旋流，从而提高充入焊接孔111内的保护气流的混合效果，使其快速均匀地充满焊接孔111。

保护气导向件12可以采用适当具体结构，以提供呈螺旋状环绕所述中心轴线流动的保护气流。根据本申请的一种实施方式，如图2至图4所示，所述保护气导向件12可以包括环状主体121和设置在所述环状主体121的侧壁外表面上的螺旋槽122，所述压头11设置有用于将保护气输送到所述螺旋槽122的供气通道112。

其中，环状主体121的中空部分限定了焊接区域，供气通道122可以沿环状主体121的径向贯穿中空部分的侧壁。供气通道112可以直接将保护气输送到螺旋槽122；或者供气通道112可以将保护气输送到螺旋槽122上方的环状主体121的侧壁外表面部分，保护气可以沿环状主体121的侧壁外表面部分流动进入螺旋槽122，继而沿螺旋槽122导入环状主体121内侧的焊接区域。优选地，螺旋槽122可以为多个并沿环状主体121的周向均匀布置，以向焊接区域导入多股旋流的保护气流，从而进一步提高均匀混合的效果。

为确保在焊接过程中对焊点处提供充分的保护，优选地，如图4所示，所述保护气导向件12靠近所述压头11的压紧端面设置，以使保护气能够导入到靠近压紧端面的位置，从而确保压紧端面处的焊点充满保护气。例如，保护气导向件12距离压头11的压紧端面的距离为6mm-7mm。

此外，为加强旋流效果，所述环状主体121和所述焊接孔111可以设置有对应的渐缩部分，所述螺旋槽122至少设置于所述环状主体121的渐缩部分上。具体的，如图4所示，焊接孔111可以具有上部的直孔部(孔径一致)和下部的锥孔部(向下渐缩)，环状主体121可以设置在焊接孔111的第一直孔部和锥孔部接合处附近并具有对应第一直孔部的直筒部和对应锥孔部的锥筒部，螺旋槽122的上端可以设置在直筒部上，螺旋槽122螺旋延伸经过锥筒部，螺旋槽122的下端连通焊接孔111。为便于保护气填充，焊接孔111可以包括从锥孔部向下延伸的第二直孔部，锥筒部延伸至第二直孔部的上端截止，以使保护气能够从第二直孔部开始均匀填充。

本申请中，保护气导向件12可以通过适当方式设置在焊接孔111内。为便于安装，优选地，如图3所示，环状主体121的顶部可以设置有卡接凸起123，焊接孔111的内壁上设置有卡接槽，卡接槽的槽壁从焊接孔111的内壁向内突出，可以沿周向设置的多个一一对应的卡接槽和卡接凸起123，安装时，可以错开卡接槽和卡接凸起123将保护气导向件12沿轴向插入焊接孔111，在到达安装位置后转动保护气导向件12以使卡接槽和卡接凸起123配合。

另外，为避免保护气导向件12和压头11在焊接时受到焊接过程的影响，保护气导向件12和压头11应采用耐焊接高温、不易焊接的材质，例如可以采用铍青铜材质。

压头组件10用于将工件压紧，在用于焊接电芯组件等带电装置时，为避免形成回路，所述压头组件10包括用于将压头组件10连接到相关安装基础的绝缘连接板13(绝缘板13可以通过紧固件安装于相关安装基础(例如下文的第二部分32))，以避免压头组件10与工件形成电回路。

为确保压头11与工件保持压紧，如图2和图4所示，所述压头11浮动地穿设于所述绝缘连接板13，所述压头11和绝缘连接板13之间设置有用于将所述压头11压紧在工件上的弹性件14。具体的，压头11可以通过塞打螺钉P连接到绝缘连接板13，压头11可以设置有凸缘112，凸缘112设置有与塞打螺钉P螺纹连接的螺纹孔并通过塞打螺钉P一端的大头限位，绝缘连接板13设置有与塞打螺钉P滑动套设的安装孔并通过在塞打螺钉P另一端与塞打螺钉P配合的螺纹块限位，由此，在弹性件14的偏压作用下，压头11可以沿塞打螺钉P相对于绝缘连接板13在预定范围内浮动，以在压紧工件时确保压头11与工件紧密接触。其中，弹性件14可以采用适当形式，为适于在狭小空间对压头11的整个截面施加偏压力，优选地，弹性件14可以为波形弹簧。

焊接时，充入的保护气在焊接孔111内填充并从焊接孔111的上方溢出，为防止焊接时产生的金属液从焊接孔111的上方飞溅到压头11上继而影响压头11的正常使用，优选地，如图1和图4所示，所述压头组件10可以包括设置在所述压头11的顶部的防护盖板15，所述防护盖板15包括对应所述焊接孔111的通孔。由此，当金属液从焊接孔111飞溅，将通过通孔溢出而飞溅到防护盖板15上，避免对压头11造成影响。其中，压头11的顶部穿出绝缘连接板13，防护盖板15通过紧固件S固定于压头11的穿出部分。

为通过一次压紧定位对多个位置进行焊接，优选地，如图1所示，压头组件10包括多个压头11和对应的多个保护气导向件12，多个压头11可以根据工件200的焊点位置、焊接范围(例如下文的激光焊接装置40的激光范围)排列布置，以在一次压紧定位的情况下完成多个焊点的压紧焊接。

根据本申请的另一方面，提供一种焊接设备，其中，所述焊接设备100包括本申请的焊接设备的压头组件。

本申请的焊接设备中，保护气导向件12设置在焊接孔111内，并且能够以环绕焊接孔111的中心轴线的方式导入保护气，使得保护气能够以环绕中心轴线的方式进入焊接孔111，因而能够更好地填充焊接孔111，达到充分保护的效果。

本申请的焊接设备100可以具有适当装置和机构，以实现焊接。根据一种实施方式，如图5至图7所示，所述焊接设备100包括移动机构20、支架30、激光焊接装置40，所述支架30安装于所述移动机构20，以通过所述移动机构20移动，所述激光焊接装置40和所述压头组件10安装于所述支架30，以使所述激光焊接装置40的激光穿过所述焊接孔111。

其中，激光焊接装置40可以包括激光器和控制激光输出方向的振镜，使得激光穿过焊接孔111对压紧在压头组件10下方的工件200进行焊接。

移动机构20可以设置为至少能够进行升降移动，以使压头组件10能够上下移动来压紧和脱离工件200。优选地，移动机构20设置为能够在水平方向调节位置，以适应焊接操作的需要和/或不同工件的焊接。具体的，如图5所示，移动机构20可以包括第一水平移动部21、第二水平移动部22和升降移动部23，第二水平移动部22通过第一水平移动部21和沿第一水平方向移动，升降移动部23通过第二水平移动部22沿垂直于第一水平方向的第二水平方向移动，升降移动部23带动支架30升降，从而使得压头组件10、激光焊接装置40能够在预定的操作空间范围内任意移动。其中，第一水平移动部21、第二水平移动部22和升降移动部23可以采用适当形式，例如可以为滑台机构。

为提高焊接质量和生产节拍，优选使焊接设备100能够根据工件200的位置调整位置后进行精准、快速的焊接。具体的，如图7和图8所示，所述焊接设备100可以包括控制所述移动机构20的控制单元和安装于所述支架30的识别单元50，所述识别单元50与所述控制单元电连接，以使所述控制单元根据所述识别单元50的反馈控制所述移动机构20的移动。识别单元50可以识别工件200上焊点处的特征并向控制单元反馈识别信号，控制单元可以根据识别单元50的反馈相应控制移动机构20的移动。

其中，识别单元50可以采用适当形式，以识别工件200上的设定特征。例如，识别单元50可以包括工业相机51和激光测距52，工业相机51用于对经过其下方的工件200拍照，以通过图像识别工件200上焊点处的特征；激光测距52可以检测并反馈其与下方的工件200之间的距离。控制单元可以根据支架30的当前位置(根据支架30的位置可以确定工业相机51和激光测距52的当前位置)、工业相机51的反馈以及激光测距52的反馈计算获得对下方的工件200进行焊接时支架30所需占据的位置的坐标，继而可以控制移动机构20将支架30移动到该坐标并进行焊接。

支架30起到连接各功能部件与移动机构20的作用，为合理布置各部件，支架30可以采用适当结构并将各部件安装在支架30的适当位置。根据本申请的一种实施方式，所述支架30可以包括安装于所述移动机构20的第一部分31和与所述第一部分31连接的第二部分32，所述激光焊接装置40安装于所述第一部分31，所述压头组件10、识别单元50安装于所述第二部分32。具体的，如图7至图9所示，第一部分31可以设置包括沿竖直方向设置的架体，激光焊接装置40和移动机构20分别设置于架体的相对侧，第二部分32可以为位于第一部分31下方的座型架并具有竖直板部321和水平板部322，竖直板部321连接于第一部分31，压头组件10、识别单元50安装于水平板部322。

压头组件10可以通过适当方式安装到水平板部322，例如，如图1、图2、图9所示，绝缘连接板13可以安装于刚性的安装板17(例如铁板)并通过安装板17安装到水平板部322。其中，为确保压头11的压紧端面在初始状态下与工件200的待压表面平行，绝缘连接板13可以通过多个垫片组件16安装于安装板17。每个垫片组件16包括垫片和穿设于垫片、绝缘连接板13和安装板17的螺栓，以通过垫片组件16调节绝缘连接板13与工件200的待压表面的平行度。其中，垫片组件16可以围绕绝缘连接板13的轮廓边缘设置，例如在图1所示的实施方式中，垫片组件16设置在绝缘连接板13的四个顶点和长边的中点。

为提高焊接设备100的灵活度和通用性，优选地，所述第二部分32可调节位置地安装于第一部分31。具体的，第一部分31和竖直板部321之间可以通过螺杆组件33连接，第一部分31可以包括固定于架体前侧的竖直板311，螺杆组件33包括分别固定于竖直板311和竖直板部321的第一安装块和第二安装块以及螺纹穿设第一安装块和第二安装块的螺栓，由此，可以通过调节螺栓相对于第一安装块和第二安装块的位置调节第二部分32相对于第一部分31的高度位置。此外，竖直板311和竖直板部321之间可以设置垫片34，以调节第二部分32相对于第一部分31的水平位置。

此外，为适应不同工件型号满足焊接需求，所述压头组件10、识别单元50中的至少一者可调节位置地安装于所述第二部分32。优选地，可以将安装板17可调节位置地安装于水平板部322。具体的，在图9所示的实施方式中，安装板17的一侧可以设置有调节块组件18，该侧的相邻两侧可以设置有顶丝组件19。调节组件18可以包括固定于水平板部322的连接块，连接块螺纹穿设有螺栓，从而可以通过调节螺栓相对于连接块的位置调整安装板17的水平位置。顶丝组件19包括固定于水平板部322的固定块和穿设于固定块顶紧安装板17的顶丝，当需要调节安装板17的水平位置时，可以旋松顶丝以允许安装板17调节位置，当安装板17调节到位后可以旋紧顶丝使其顶紧安装板17。

另外，为确保焊接质量，所述焊接设备100可以包括抽吸单元和安装于所述第二部分32并位于所述压头组件10两侧的吸尘罩60，所述抽吸单元与所述吸尘罩60连接。由此，通过抽吸单元提供的抽吸气流，可以将焊接产生的焊渣和灰尘从焊接孔111的上方收集到吸尘罩60并移除，从而确保焊接不会因为焊渣和灰尘而受到不利影响，同时保证工件200的整洁。

为确保支架30及其承载的部件在工作、移动过程中的稳定性，可以在支架30的所需位置设置配重单元70(例如弹簧平衡器)，以稳定支架30的重心。

下面参考附图说明本申请的压头组件和焊接设备的操作。

在图示的实施方式中，工件200为电芯组件，焊接设备100用于焊接电芯组件的电芯和汇流排。

将多个工件200(汇流排预先定位在电芯上侧)间隔地放置在工作台300上，支架30通过移动机构20在工作台300上方以预定的方式间歇移动(例如沿工作台300的长度方向步进移动)，以使支架30大致位于所要焊接的工件200上方。

然后，通过工业相机51对工件200拍照同时通过激光测距52检测距离工件200的待压表面(即汇流排的上表面)的距离来识别工件200的位置，控制单元根据工业相机51和激光测距52的反馈获得所需移动的位置坐标并控制移动机构20将支架30移动到该坐标，以使压头组件10到达待压表面的正上方。然后，通过移动机构20使支架30向下移动，直到压头组件10将汇流排和电芯压紧。随后，可以通入保护气，通过激光焊接装置40按设定的方式(例如以激光路径L发射激光，激光路径L穿过对应的焊接孔111并在焊接过程中以预定的轨迹移动以形成环形焊缝，图8所示的多个激光路径L是在一次压紧定位后激光焊接装置40按照预定顺序先后发出的，用于穿过不同焊接孔111完成相应环形焊缝)进行焊接操作。激光穿过焊接孔111到达工件200，保护气持续供给并从焊接孔111溢出，以确保始终有保护气填充焊接孔111。同时，抽吸单元通过吸尘罩60抽吸焊渣和灰尘、以及溢出的保护气。焊接完成后，通过移动机构20向上移动支架30，以使压头组件10离开工件200，以便准备下次焊接。

在一次压紧焊接完成后，通过移动机构20间歇地移动到下一位置，重复进行识别工件位置、移动到工件上方适于焊接的坐标位置、焊接的操作。

在图示的实施方式中，根据激光焊接装置40的激光范围，压头组件10设置4个压头11，每次通过压头组件10压紧工件200可以通过按照设定的顺序穿过4个焊接孔111完成工件200上四个焊点的焊接，但根据需要可以调整压头11的数量、规格、排布方式。

当工件200上的焊点较多时，可以在每次压紧定位焊接后以第一步长间歇移动到下一位置继续焊接，工件200的焊点全部焊完后可以第二步长间歇移动(第二步长可以与第一步长相同或不同)到下一工件200上方继续焊接。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。

Claims (10)

1.一种焊接设备的压头组件，其特征在于，所述压头组件(10)包括压头(11)和保护气导向件(12)，所述压头(11)具有纵向贯穿的焊接孔(111)，所述保护气导向件(12)设置在所述焊接孔(111)内，以向所述焊接孔(111)内导入环绕所述焊接孔(111)的中心轴线的保护气。

2.根据权利要求1所述的焊接设备的压头组件，其特征在于，所述保护气导向件(12)设置为向所述焊接孔(111)内导入呈螺旋状环绕所述中心轴线流动的保护气流。

3.根据权利要求2所述的焊接设备的压头组件，其特征在于，所述保护气导向件(12)包括环状主体(121)和设置在所述环状主体(121)的侧壁外表面上的螺旋槽(122)，所述压头(11)设置有用于将保护气输送到所述螺旋槽(122)的供气通道(112)。

4.根据权利要求3所述的焊接设备的压头组件，其特征在于，所述保护气导向件(12)靠近所述压头(11)的压紧端面设置；和/或，所述环状主体(121)和所述焊接孔(111)设置有对应的渐缩部分，所述螺旋槽(122)至少设置于所述环状主体(121)的渐缩部分上。

5.根据权利要求1所述的焊接设备的压头组件，其特征在于：

所述压头组件(10)包括绝缘连接板(13)，所述压头(11)浮动地穿设于所述绝缘连接板(13)，所述压头(11)和绝缘连接板(13)之间设置有用于将所述压头(11)压紧在工件上的弹性件(14)；和/或，

所述压头组件(10)包括设置在所述压头(11)的顶部的防护盖板(15)，所述防护盖板(15)包括对应所述焊接孔(111)的通孔。

6.一种焊接设备，其特征在于，所述焊接设备(100)包括根据权利要求1-5中任意一项所述的焊接设备的压头组件。

7.根据权利要求6所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接设备(100)包括移动机构(20)、支架(30)、激光焊接装置(40)，所述支架(30)安装于所述移动机构(20)，以通过所述移动机构(20)移动，所述激光焊接装置(40)和所述压头组件(10)安装于所述支架(30)，以使所述激光焊接装置(40)的激光穿过所述焊接孔(111)。

8.根据权利要求7所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接设备(100)包括控制所述移动机构(20)的控制单元和安装于所述支架(30)的识别单元(50)，所述识别单元(50)与所述控制单元电连接，以使所述控制单元根据所述识别单元(50)的反馈控制所述移动机构(20)的移动。

9.根据权利要求8所述的焊接设备，其特征在于，所述支架(30)包括安装于所述移动机构(20)的第一部分(31)和与所述第一部分(31)连接的第二部分(32)，所述激光焊接装置(40)安装于所述第一部分(31)，所述压头组件(10)、识别单元(50)安装于所述第二部分(32)。

10.根据权利要求9所述的焊接设备，其特征在于：

所述焊接设备(100)包括抽吸单元和安装于所述第二部分(32)并位于所述压头组件(10)两侧的吸尘罩(60)，所述抽吸单元与所述吸尘罩(60)连接；和/或，

所述第二部分(32)可调节位置地安装于第一部分(31)，和/或，所述压头组件(10)、识别单元(50)中的至少一者可调节位置地安装于所述第二部分(32)。