CN206952362U - 激光头以及激光焊接设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及加工技术领域，尤其涉及一种激光头以及激光焊接设备。激光头包括：主体，所述主体具有激光出射口；压嘴，所述压嘴连接于所述主体的激光出射口所在的一侧；所述压嘴具有透光孔，所述透光孔与所述激光出射口至少部分相对。本申请在使用时，能够省去夹具与激光头的位置调整，从而尽可能缩短焊接前的装配时间，提高焊接效率；且通过本申请的激光头能够使连接片与极柱紧贴，防止极柱与连接片之间出现间隙造成虚焊；同时，焊接过程产生的金属颗粒会受到压嘴的阻挡，进入透光孔内，从而降低金属颗粒飞溅、掉落导致的短路、绝缘失效等风险发生的几率。

Description

激光头以及激光焊接设备

技术领域

本申请涉及加工技术领域，尤其涉及一种激光头以及激光焊接设备。

背景技术

动力电池如锂离子电池是新能源电池的重要组成部分，各动力电池间的连接在电池模组中尤为重要。现有的动力电池间电连接方式，主要通过连接片进行焊接连接或者螺栓连接，螺栓连接在电池成组后，在各种路况下，受振动、冲击等外界因素影响时，容易发生松动脱落，导致电池的极柱与连接片间电阻过大，连接片与极柱的过流能力不足，造成发热，电池管理系统报警，甚至引起过热起火等安全事故。而焊接连接一般通过连接片与极柱搭接后激光穿透焊居多，即，连接片放置在极柱上，以激光为热源，穿透连接片并到达极柱，使连接片与极柱部分熔化，最终熔池冷却形成永久性连接，因此，焊接连接可靠不易松脱，且由于连接片与极柱通过原子间连接，故过流能力比较好。

但是，现有的激光焊接设备需要设置专门的夹具，夹具将连接片与极柱压紧，然后激光焊接设备的激光头发射激光进行焊接，为了保证激光焊接的精度，夹具在压紧连接片与极柱后，还需要调整夹具与激光头的位置，显然，显然，这种激光焊接设备增加了焊接前连接片、极柱、夹具以及激光头的安装时间，降低了焊接效率。

实用新型内容

本申请提供了一种激光头以及激光焊接设备，能够解决上述问题。

本申请的第一方面提供了一种激光头，包括：

主体，所述主体具有激光出射口；

压嘴，所述压嘴连接于所述主体的激光出射口所在的一侧；所述压嘴具有透光孔，所述透光孔与所述激光出射口至少部分相对。

优选地，所述压嘴沿激光的出射方向活动连接于所述主体。

优选地，还包括弹性件，所述弹性件至少具有沿激光的出射方向作用的弹性力；所述压嘴与所述主体之间设置有所述弹性件。

优选地，还包括至少一个导向柱，所述主体与所述压嘴中的一者与所述导向柱固定连接，另一者设有导向孔，所述导向柱沿所述出射方向滑动插装于所述导向孔。

优选地，所述弹性件为压缩弹簧，至少一个所述导向柱的外侧套设有所述弹性件。

优选地，所述透光孔包括变截面部，所述变截面部的横截面的面积沿所述出射方向逐渐减小；所述横截面指所述透光孔垂直于所述出射方向的截面。

优选地，所述透光孔的内壁设置有气体通道，所述气体通道的出口朝向待焊件；

和/或

所述主体上设置有气刀，所述气刀的出口朝向所述待焊件。

优选地，还包括吸尘装置，所述吸尘装置的吸尘口朝向待焊件。

优选地，还包括传感器，所述传感器用于测量所述压嘴的行程或者检测所述压嘴对待焊件施加的压力。

本申请的第二方面提供了一种激光焊接设备，包括如上任一项所述的激光头。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的激光头，包括主体与压嘴，主体与压嘴连接，这样，主体的激光出射口压嘴的位置相对比较固定，在压嘴压紧连接片与极柱时，不需要再次调节压嘴与主体的相对位置，因此，采用本申请的激光头能够省去夹具与激光头的位置调整，从而尽可能缩短焊接前的装配时间，提高焊接效率；且通过本申请的激光头能够使连接片与极柱紧贴，防止极柱与连接片之间出现间隙造成虚焊；同时，焊接过程产生的金属颗粒会受到压嘴的阻挡，而进入透光孔内，从而降低金属颗粒飞溅、掉落导致的短路、绝缘失效等风险发生的几率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请所提供的激光头的一种具体实施例的结构示意图；

图2为本申请所提供的激光头的一种具体实施例的局部结构示意图；

图3为本申请所提供的激光头的一种具体实施例的工作时的结构示意图。

附图标记：

10-主体；

11-光纤；

12-气刀；

20-压嘴；

21-透光孔；

211-变截面部；

212-等截面部；

30-连接片；

40-电池；

41-极柱；

50-弹性件；

60-导向柱。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1-3所示，本申请实施例提供了一种激光头，可用于对待焊件进行焊接，如电池40的极柱41与连接片30的焊接，下面以待焊件为连接片30与极柱41为例对本申请进行详细说明。

具体地，激光头包括主体10和压嘴20，主体10具有激光出射口(图中未示出)，主体10内的激光通过激光出射口射向待焊件。压嘴20连接于主体10的激光出射口所在的一侧，即压嘴20与主体10上靠近待焊件的一端连接，且压嘴20具有透光孔21，透光孔21与激光出射口至少部分相对，也就是说，沿激光的出射方向，透光孔21的投影与激光出射口的投影至少部分重合，其中，激光的出射方向可以与激光出射口的轴线平行。

采用上述激光头，激光头包括主体10与压嘴20，主体10与压嘴20连接，也就是说，作为夹具的压嘴20与主体10相互连接，二者呈一体式结构，这样，主体10的激光出射口与压嘴20的位置相对比较固定，在使用时，压嘴20压紧连接片30与电池40的极柱41后，不需要再次调节压嘴20与主体10的相对位置，因此，采用本申请的激光头能够省去夹具与激光头的位置调整，从而尽可能缩短焊接前的装配时间，提高焊接效率；且通过本申请的激光头能够使连接片30与极柱41紧贴，防止极柱41与连接片30之间出现间隙造成虚焊；同时，焊接过程产生的金属颗粒会受到压嘴20的阻挡，进入压嘴20内，从而降低金属颗粒飞溅、掉落导致的短路、绝缘失效等风险发生的几率。

一种优选实施例，透光孔21的轴线与激光出射口的轴线重合，由于激光的中心区域的能量比较强，采用这种设置方式后，能够使激光中能量最强的部分尽可能完全通过透光孔21，从而达到较好地焊接效果。

一般地，主体10可以为长方体结构、圆柱形结构或者锥形结构等，主体10还包括光纤11，主体10的内部设置有电机(图中未示出)，和振镜或者转镜(图中未示出)，光源发出的激光通过光纤11传送至主体10的内部，通过电机驱动振镜或者转镜工作，使入射的激光沿圆形、方形、正余弦等各种形状的轨迹完成焊接。

具体地，压嘴20与主体10可以固定连接或者活动连接，在使用时，如图3所示，主体10一般连接于机床(三轴或者五轴机床)的机床主轴，电池40与连接片30放置在工作台上，通过机床带动主体10运动，进而使压嘴20压紧连接片30与极柱41，为了缓冲压嘴20对连接片30与极柱41的作用力，防止对机床的机械臂造成损伤，以及使压嘴20的压紧力更易控制，压嘴20沿靠近或者远离主体10的方向活动连接于主体10。

其中，压嘴20可以沿螺旋轨迹与主体10活动连接，也可以沿激光的出射方向活动连接于主体10，在压嘴20沿激光的出射方向活动连接于主体10时，能够使压嘴20在运动过程中，施加于连接片30与极柱41的作用力与激光的出射方向尽可能一致，从而使压嘴20对连接片30与极柱41的压紧力更可靠。

进一步地，为了缓冲激光头对连接片30与极柱41的作用力，激光头还包括弹性件50，弹性件50至少具有沿出射方向作用的弹性力；压嘴20与主体10通过弹性件50连接。

可选地，激光头还包括至少一个导向柱60，即导向柱60可以设有一个、两个、三个、四个、六个或者更多个，尤其在激光头还包括弹性件50时，由于弹性件50可能还具有与出射方向呈一非零夹角的弹性力，这个弹性力会造成压嘴20相对于出射方向晃动，因此，增加导向柱60，使主体10与压嘴20中的一者与导向柱60固定连接，另一者设有导向孔(图中未示出)，导向柱60沿出射方向滑动插装于导向孔，即可以在压嘴20朝向主体10的一侧设置导向孔，导向柱60的一端固定连接于主体10，另一端插装于导向孔；或者主体10朝向压嘴20的一侧设置导向孔，导向柱60的一端固定连接于压嘴20，另一端插装于导向孔，以对压嘴20的运动起到导向作用。

需要说明的是，沿出射方向，弹性件50与导向柱60的投影可以没有重叠区域，也可以具有重叠区域。

上述弹性件50可以为实心结构，或者为环状结构，弹性件50可以仅设有一个，也可以设置有多个，在为实心结构时，为了保证主体10与压嘴20的稳定性，弹性件50一般设有多个，且多个弹性件50沿主体10的周向分布；在弹性件50为环状结构且设有一个时，环状结构的中心孔可以与激光出射口同轴设置；当然，在弹性件50为环状结构时，弹性件50也可以设置有多个，其排布方式可以参照实心结构的设置。

弹性件50的两端可以与主体10、压嘴20分别连接，也可以均不连接，或者仅一端与主体10和压嘴20中的一者连接，另一端与另一者相抵靠。

一种实施例中，弹性件50为压缩弹簧，在激光头设置有导向柱60时，至少一个导向柱60的外侧套设有弹性件50，此时弹性件50即使两端与主体10、压嘴20不连接，也不会掉落，从而保证主体10与压嘴20弹性连接的可靠性。在该事实例中，沿出射方向，弹性件50与导向柱60的投影具有重叠区域，且弹性件50与导向柱60的个数相等，如图2所示，弹性件50与导向柱60均设有四个，四个弹性件50与四个导向柱60一一对应套设。弹性件50与导向柱60也可以均设有六个。

当然，弹性件50也可以为橡胶件，在弹性件50与导向柱60套设时，橡胶件可以设置中心孔，导向柱60内套于中心孔内。

可以理解地，压嘴20与主体10的活动连接，也可以通过气缸实现。

上述各实施例中，透光孔21包括变截面部211，如图1变截面部211的横截面的面积沿出射方向逐渐减小，也就是说透光孔21为变截面孔，如锥形孔、楔形孔等，以使焊接过程中的焊屑能够阻挡于透光孔21内，进而防止焊屑飞溅。其中，上述横截面指透光孔21垂直于出射方向的截面。

透光孔21可以仅包括变截面部211，可选地，透光孔21还包括等截面部212，等截面部212的横截面沿出射方向不变，如等截面部为圆柱孔，等截面部212与变截面部211连通，等截面部212较变截面部211更靠近主体10。

透光孔21的内壁设置有气体通道(图中未示出)，气体通道的出口朝向待焊件，气体通道的进口可以设置于压嘴20靠近主体10的一侧，或者直接设于透光孔21的侧壁，以便于外界气源连接。其中外界气源的气体可以为保护气体，如惰性气体，惰性气体通过气体通道流向待焊件，以对焊缝起到保护作用。

同理，主体10上也可以设置气刀12，如图1所示，气刀12的出口朝向待焊件，气刀12的出口优选为扁出口，以便于增加气流在气刀12的出口的压强，气刀12内也可以通入保护气体，保护气体通过气刀12流向待焊件，以对焊缝起到保护作用。

值得注意的是，气体通道或者气刀12也可以通过流入其内的气流直接将焊接产生的金属颗粒吹走。

可以理解地，激光头可以同时设置气体通道与气刀12，也可以仅设置二者中的一个。

为了使焊接过程中产生的金属颗粒能够尽可能进入到压嘴20内，减小对焊缝的影响，激光头还包括吸尘装置(图中未示出)，吸尘装置的吸尘口朝向待焊件，吸尘装置可以设置于主体10与压嘴20的连接处，也可以设置于激光头的其它位置，以通过吸尘装置将焊接过程中产生的金属颗粒尽快吸走，进一步防止金属颗粒的飞溅。

由于压嘴20运动的距离太大，可能造成压嘴20对连接片30与极柱41的压紧力太大，因此，为了控制压嘴20的压紧力，激光头还包括传感器(图中未示出)，传感器可以为距离传感器，用于测量压嘴20的行程，以对压嘴20的压力进行控制；或者传感器为压力传感器，压力传感器直接检测压嘴20对待焊件施加的压力。

此外，本申请还提供一种激光焊接设备，包括如上任一项实施例所述的激光头。

该激光焊接设备使用时，如图3所示，焊接前，调试导向柱60与弹性件50的松紧度，设定好压嘴20下压的距离范围。在焊接过程中，主体10在三轴机床或者五轴机床、或是机械手、气缸、电缸等载体的运载下运动，多个电池40形成的电池组的线束隔离板或连接片30装配到位后，激光头移动至待焊接连接片30的位置，在载体的传动装置的带动下，激光头迅速竖直压向连接片30，使连接片30与极柱41贴紧，压嘴20与连接片30贴紧，同时，主体10的激光射出，通过振镜或转镜引导激光沿圆形、方形、正余弦等各种形状的轨迹完成焊接。在这个过程中，焊接产生的金属颗粒的飞溅以及烟尘被约束在压嘴20的内部，由气刀12或者气体通道内的保护气吹走，或者吸尘装置吸除。焊接完成后，激光头在传动机构的带动下，抬起，继续下一个位置的焊接，如此重复。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光头，其特征在于，包括：

主体，所述主体具有激光出射口；

压嘴，所述压嘴连接于所述主体的激光出射口所在的一侧；所述压嘴具有透光孔，所述透光孔与所述激光出射口至少部分相对。

2.根据权利要求1所述的激光头，其特征在于，所述压嘴沿激光的出射方向活动连接于所述主体。

3.根据权利要求1所述的激光头，其特征在于，还包括弹性件，所述弹性件至少具有沿激光的出射方向作用的弹性力；所述压嘴与所述主体之间设置有所述弹性件。

4.根据权利要求3所述的激光头，其特征在于，还包括至少一个导向柱，所述主体与所述压嘴中的一者与所述导向柱固定连接，另一者设有导向孔，所述导向柱沿所述出射方向滑动插装于所述导向孔。

5.根据权利要求4所述的激光头，其特征在于，所述弹性件为压缩弹簧，至少一个所述导向柱的外侧套设有所述弹性件。

6.根据权利要求1所述的激光头，其特征在于，所述透光孔包括变截面部，所述变截面部的横截面的面积沿所述出射方向逐渐减小；所述横截面指所述透光孔垂直于所述出射方向的截面。

7.根据权利要求1-6任一项所述的激光头，其特征在于，所述透光孔的内壁设置有气体通道，所述气体通道的出口朝向待焊件；

和/或

所述主体上设置有气刀，所述气刀的出口朝向所述待焊件。

8.根据权利要求1-6任一项所述的激光头，其特征在于，还包括吸尘装置，所述吸尘装置的吸尘口朝向待焊件。

9.根据权利要求1-6任一项所述的激光头，其特征在于，还包括传感器，所述传感器用于测量所述压嘴的行程或者检测所述压嘴对待焊件施加的压力。

10.一种激光焊接设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的激光头。