CN215545756U - 超声波焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于新能源电池生产设备技术领域，尤其涉及一种超声波焊接装置，包括：基板、电机模块、接近驱动模块、焊头模块、焊座和控制器，电机模块包括电机、丝杠和第一移动板，丝杠带动第一移动板沿丝杠的轴线方向进行直线移动，接近驱动模块包括动力源和第二移动板，动力源带动第二移动板沿丝杠的轴线方向进行直线移动，焊头模块包括焊头固定座、超声换能器与焊头，超声换能器与焊头连接向焊头转换动能，电机、动力源和超声换能器均与控制器电性连接。应用本技术方案解决了现有技术的超声波焊接装置存在的焊头在向焊座运动时存在卡顿延时，导致焊头却还没同焊座、工件接触而焊头就在设定的时间内开始激发超声波而出现虚焊的问题。

Description

超声波焊接装置

技术领域

本实用新型属于新能源电池生产设备技术领域，尤其涉及一种超声波焊接装置。

背景技术

在锂电池极耳焊接生产工艺中，需把镍或铝极耳采用超声波焊接到集流体铜箔或者铝箔上。超声波焊接是利用超声波的高频振荡，在适当压力下使两个金属表面相互摩擦而形成分子层之间的相互固态熔合。目前，锂电行业超声波焊接都是采用时间模式和气缸为焊头驱动源，但由于压缩空气输入不稳定、焊接结构的导向轴长期运动存在磨损阻力、焊头焊座距离相对较远，造成焊头在向焊座运动时存在卡顿延时现象，导致焊头却还没同焊座、工件接触而焊头就在设定的时间内开始激发超声波而出现虚焊，无法保障产品的品质。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超声波焊接装置，旨在解决现有技术的超声波焊接装置存在的焊头在向焊座运动时存在卡顿延时，导致焊头却还没同焊座、工件接触而焊头就在设定的时间内开始激发超声波而出现虚焊的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种超声波焊接装置，包括：基板；电机模块，电机模块包括电机、丝杠和第一移动板，电机固定安装在基板上，丝杠连接在电机的输出转轴上，丝杠带动第一移动板沿丝杠的轴线方向进行直线移动；接近驱动模块，接近驱动模块包括动力源和第二移动板，动力源固定安装在第一移动板上，动力源的动力输出端与第二移动板连接，以带动第二移动板沿丝杠的轴线方向进行直线移动；焊头模块，焊头模块包括焊头固定座、超声换能器与焊头，焊头固定座固定安装在第二移动板上，超声换能器与焊头均安装在焊头固定座上，超声换能器与焊头连接向焊头转换动能；焊座，焊座固定安装在基板上，焊座与焊头相对布置；控制器，电机、动力源和超声换能器均与控制器电性连接。

可选地，电机模块还包括两个导轨、两个滑块和连接底板，两个导轨固定安装在基板上，两个滑块可滑动地分别安装在两个导轨上，连接底板与两个滑块固定连接，连接底板上安装有与丝杠螺接的丝杠螺母，第一移动板固定安装在连接底板上。

可选地，接近驱动模块还包括导杆和导环，导杆的一端固定连接在第二移动板上，导环安装在第一移动板上，导杆的另一端穿过导环，并且导杆能够在导环中滑移，动力源为驱动气缸。

可选地，接近驱动模块还包括弹簧，弹簧套在导杆上，并且弹簧位于第一移动板与第二移动板之间。

可选地，焊头模块还包括两个固定环，焊头固定座包括相对的两个座板，两个固定环分别安装在两个座板上，焊头的两端分别连接在两个固定环上。

可选地，焊头模块还包括变幅杆，超声换能器固定安装在其中一个座板上，变幅杆安装在另一个座板上，变幅杆与焊头连接以调节焊头的振幅。

可选地，超声波焊接装置还包括加热模块，加热模块安装在焊座上，加热模块用于对焊座加热升温，加热模块与控制器电性连接。

可选地，超声波焊接装置还包括温控系统，温控系统安装在焊座上用以检测焊座的温度，温控系统与控制器电性连接，控制器根据温控系统检测到的焊座的温度控制加热模块启动加热或停止加热。

可选地，超声波焊接装置还包括升降调节机构，焊座包括支撑组件和焊台，支撑组件固定安装在基板上，升降调节机构固定安装在支撑组件上，升降调节机构与控制器电性连接，焊台安装在升降调节结构的动力升降端上。

可选地，超声波焊接装置还包括水平调节机构，支撑组件包括支撑座和转接座，支撑座固定安装在基板上，水平调节结构安装在支撑座上，转接座安装在水平调节机构上，升降调节机构安装在转接座上，水平调节机构与控制器电性连接。

本实用新型至少具有以下有益效果：

应用本实用新型实施例提供的超声波焊接装置对极耳进行焊接，将极耳放置在焊座上并固定极耳的位置，然后通过控制器启动工作进行焊接。首先，控制器控制电机工作带动丝杠转动，丝杠驱动第一移动板快速地移动，从而将焊头模块快速地移动向极耳，当焊头模块移动到与极耳之间的距离在预定距离范围内之后，控制器控制电机停止工作。随后，控制器控制动力源工作，动力源带动第二移动板继续朝向焊座上的极耳移动，直至焊头与极耳接触时候控制器控制动力源停止工作。然后，控制器控制超声换能器工作向焊头转换动能，焊头获得动能而振动，使得极耳与焊件之间产生热量而熔融焊接在一起。该超声波焊接装置通过使用电机、丝杠和第一移动板配合，实现焊头快速地移动向焊座上的极耳，与现有技术的焊接装置采用气缸驱动的形式相比较，不存在压缩空气输入不稳定而导致焊头存在运动卡顿延时现象，不再出现焊头还没同焊座工件接触而焊头就开始激发超声波导致出现虚焊的情况。该超声波焊接装置能够快速、且稳定地驱动焊头快速移动向焊座上的极耳，并且通过接近驱动模块快速且精确地驱动焊头接触极耳，从而控制器控制焊头模块进行焊接。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的超声波焊接装置的第一视角的装配结构示意图；

图2为本实用新型实施例的超声波焊接装置的第二视角的装配结构示意图；

图3为本实用新型实施例的超声波焊接装置的电机模块的装配结构示意图；

图4为本实用新型实施例的超声波焊接装置的接近驱动模块装配在第一移动板的装配结构示意图；

图5为本实用新型实施例的超声波焊接装置的焊头模块的装配结构示意图；

图6为本实用新型实施例的超声波焊接装置的焊座的装配结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10、基板；20、电机模块；21、电机；22、丝杠；23、第一移动板；24、导轨；25、滑块；26、连接底板；30、接近驱动模块；31、动力源；32、第二移动板；33、导杆；34、导环；35、弹簧；40、焊头模块；41、焊头固定座；411、第一座板；412、第二座板；42、超声换能器；43、焊头；44、固定环；45、变幅杆；50、焊座；51、支撑组件；52、焊台；60、加热模块；70、温控系统；80、夹具。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，本实用新型实施例的超声波焊接装置包括基板10、电机模块20、接近驱动模块30、焊头模块40、焊座50和控制器(未图示)，通过控制器实现自动控制，提高焊接极耳焊接工作效率。具体地，电机模块20包括电机21、丝杠22和第一移动板23；接近驱动模块30包括动力源31和第二移动板32；焊头模块40包括焊头固定座41、超声换能器42与焊头43。在装配过程中，电机21固定安装在基板10上，丝杠22连接在电机21的输出转轴上，丝杠22带动第一移动板23沿丝杠22的轴线方向进行直线移动，动力源31固定安装在第一移动板23上，动力源31的动力输出端与第二移动板32连接，以带动第二移动板32沿丝杠22的轴线方向进行直线移动，焊头固定座41固定安装在第二移动板32上，超声换能器42与焊头43均安装在焊头固定座41上，超声换能器42与焊头43连接向焊头43转换动能，焊座50固定安装在基板10上，焊座50与焊头43相对布置，电机21、动力源31和超声换能器42均与控制器电性连接。

应用本实用新型实施例提供的超声波焊接装置对极耳进行焊接，将极耳放置在焊座50上并固定极耳的位置，然后通过控制器启动工作进行焊接。首先，控制器控制电机21工作带动丝杠22转动，丝杠22驱动第一移动板23快速地移动，从而将焊头模块40快速地移动向极耳，当焊头模块40移动到与极耳之间的距离在预定距离范围内之后，控制器控制电机21停止工作。随后，控制器控制动力源31工作，动力源31带动第二移动板32继续朝向焊座50上的极耳移动，直至焊头43与极耳接触时候控制器控制动力源31停止工作。然后，控制器控制超声换能器42工作向焊头43转换动能，焊头43获得动能而振动，使得极耳与焊件之间产生热量而熔融焊接在一起。该超声波焊接装置通过使用电机21、丝杠22和第一移动板23配合，实现焊头43快速地移动向焊座50上的极耳，与现有技术的焊接装置采用气缸驱动的形式相比较，不存在压缩空气输入不稳定而导致焊头存在运动卡顿延时现象，不再出现焊头还没同焊座工件接触而焊头就开始激发超声波导致出现虚焊的情况。该超声波焊接装置能够快速、且稳定地驱动焊头43快速移动向焊座50上的极耳，并且通过接近驱动模块30快速且精确地驱动焊头43接触极耳，从而控制器控制焊头模块40进行焊接。

结合参见如图3所示，电机模块20还包括两个导轨24、两个滑块25和连接底板26，两个导轨24固定安装在基板10上，两个滑块25可滑动地分别安装在两个导轨24上，连接底板26与两个滑块25固定连接，连接底板26上安装有与丝杠22螺接的丝杠螺母(未图示)，丝杠螺母与丝杠22形成丝杠螺母副，第一移动板23固定安装在连接底板26上。也就是，电机21输出的动力驱动丝杠螺母副运动，使得与丝杠螺母固定连接的连接底板26沿导轨24直线移动，从而带动第一移动板23沿导轨24直线移动，也即焊头43朝向焊座50上的极耳快速移动，并且移动过程稳定、快速，不会出现卡顿延时现象，同样地，在焊接完成后，电机21驱动丝杠螺母副运动而带动焊头43快速且稳定地远离焊座50上的极耳。

结合参见如图4所示，接近驱动模块30还包括导杆33和导环34，导杆33的一端固定连接在第二移动板32上，导环34安装在第一移动板23上，导杆33的另一端穿过导环34，并且导杆33能够在导环34中滑移，动力源31为驱动气缸。在本实施例中，动力源31为小型气缸或小型液压缸，活塞杆带动第二移动板32朝向焊座50上的极耳移动，在第二移动板32移动过程中，导杆33在导环34中起到导向滑移的作用，使得第二移动板32更加稳定并且精确地移动向焊座50上极耳。

进一步地，接近驱动模块30还包括弹簧35，弹簧35套在导杆33上，并且弹簧35位于第一移动板23与第二移动板32之间，这样，当动力源31驱动焊头43移动至与极耳接触时，弹簧35被压缩而具有弹性力作用在第二移动板32上，这样能够减小焊头43对极耳的挤压力，从而保护焊头43与极耳、焊座50之间出现严重刚性碰撞而损坏焊头43，实现对焊头43的保护作用。

结合参见如图5所示，焊头模块40还包括两个固定环44，焊头固定座41包括相对的第一座板411和第二座板412，两个固定环44分别安装在第一座板411和第二座板412上，焊头43的两端分别连接在两个固定环44上，并且焊头43能够在两个固定环44中相对于焊头固定座41转动，如此焊头43在接触极耳的过程中能够实现位置自适应地接触极耳，并且可转动的焊头43配合弹簧35的相互作用，使得焊头43与极耳接触过程中更加平顺、安全，不会发生焊头43与极耳刚性碰撞而损坏焊头43。

在本实施例中，焊头模块40还包括变幅杆45，利用变幅杆45对焊头43的振动频率进行调节，从而调节焊头43向极耳传递的机械能。具体地，超声换能器42固定安装在其中一个座板上，变幅杆45安装在另一个座板上，变幅杆45与焊头43连接以调节焊头43的振幅。

超声波焊接装置还包括加热模块60，具体地，加热模块60安装在焊座50上，加热模块60用于对焊座50加热升温，加热模块60与控制器电性连接。在焊接过程中，控制器控制加热模块60对焊座50进行加热，这样就能同时加热极耳，从而实现对极耳进行预热，然后进行焊接，从而大大提高了极耳焊接的可靠性和稳定性，实现极耳和电芯稳固地焊接一体。并且，超声波焊接装置还包括温控系统70，温控系统70安装在焊座50上用以检测焊座50的温度(也就是，最简单的温控系统70即为温度传感器)，温控系统70与控制器电性连接，控制器根据温控系统70检测到的焊座50的温度控制加热模块60启动加热或停止加热。这样，加热模块60对焊座50和极耳进行加热预热，并通过温控系统70检测此时焊座50被加热的温度数据，并将温度数据传输给控制器，控制器根据温度数据控制加热模块60继续加热或停止加热。这样就行成了闭环控制，当焊座50被加热到达预定温度范围的温度时候，控制器控制加热模块60停止工作；当焊座50的温度下降到预定温度范围的下限值以下的温度后，控制器控制加热模块60启动继续对焊座50进行加热；如此闭环控制。

为了使该超声波焊接装置能够适应于对不同厚度的电芯而将极耳焊接固定在电芯上，因此，该超声波焊接装置还包括升降调节机构(未图示)。焊座50包括支撑组件51和焊台52，支撑组件51固定安装在基板10上，升降调节机构固定安装在支撑组件51上，升降调节机构与控制器电性连接，焊台52安装在升降调节结构的动力升降端上。通过控制器启动升降调节机构工作，从而调节焊座50上的极耳相对于焊头43的初始距离，在焊头43上下升降运动距离不便的基础上能够适应多种不同厚度的电芯，从而将电芯和极耳安装在焊座50的夹具80上，然后通过控制器控制电机21、动力源31、超声换能器42工作以进行焊接工作，提高该超声波焊接装置的适用范围。并且，超声波焊接装置还包括水平调节机构(未图示)，支撑组件51包括支撑座(未图示)和转接座(未图示)，支撑座固定安装在基板10上，水平调节结构安装在支撑座上，转接座安装在水平调节机构上，升降调节机构安装在转接座上，水平调节机构与控制器电性连接。通过水平调节机构，能够对焊座50的水平位置，从而适应不同焊接位置的电芯和极耳焊接，进一步调高该超声波焊接装置的适用范围。

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

Claims (10)

1.一种超声波焊接装置，其特征在于，包括：

基板；

电机模块，所述电机模块包括电机、丝杠和第一移动板，所述电机固定安装在所述基板上，所述丝杠连接在所述电机的输出转轴上，所述丝杠带动所述第一移动板沿所述丝杠的轴线方向进行直线移动；

接近驱动模块，所述接近驱动模块包括动力源和第二移动板，所述动力源固定安装在所述第一移动板上，所述动力源的动力输出端与所述第二移动板连接，以带动所述第二移动板沿所述丝杠的轴线方向进行直线移动；

焊头模块，所述焊头模块包括焊头固定座、超声换能器与焊头，所述焊头固定座固定安装在所述第二移动板上，所述超声换能器与所述焊头均安装在所述焊头固定座上，所述超声换能器与所述焊头连接向所述焊头转换动能；

焊座，所述焊座固定安装在所述基板上，所述焊座与所述焊头相对布置；

控制器，所述电机、所述动力源和所述超声换能器均与所述控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于，

电机模块还包括两个导轨、两个滑块和连接底板，两个所述导轨固定安装在所述基板上，所述两个滑块可滑动地分别安装在两个所述导轨上，所述连接底板与所述两个滑块固定连接，所述连接底板上安装有与所述丝杠螺接的丝杠螺母，所述第一移动板固定安装在所述连接底板上。

3.根据权利要求2所述的超声波焊接装置，其特征在于，

所述接近驱动模块还包括导杆和导环，所述导杆的一端固定连接在所述第二移动板上，所述导环安装在所述第一移动板上，所述导杆的另一端穿过所述导环，并且所述导杆能够在所述导环中滑移，所述动力源为驱动气缸。

4.根据权利要求3所述的超声波焊接装置，其特征在于，

所述接近驱动模块还包括弹簧，所述弹簧套在所述导杆上，并且所述弹簧位于所述第一移动板与所述第二移动板之间。

5.根据权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于，

所述焊头模块还包括两个固定环，所述焊头固定座包括相对的两个座板，所述两个固定环分别安装在所述两个座板上，所述焊头的两端分别连接在所述两个固定环上。

6.根据权利要求5所述的超声波焊接装置，其特征在于，

所述焊头模块还包括变幅杆，所述超声换能器固定安装在其中一个所述座板上，所述变幅杆安装在另一个所述座板上，所述变幅杆与所述焊头连接以调节所述焊头的振幅。

7.根据权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于，

所述超声波焊接装置还包括加热模块，所述加热模块安装在所述焊座上，所述加热模块用于对所述焊座加热升温，所述加热模块与所述控制器电性连接。

8.根据权利要求7所述的超声波焊接装置，其特征在于，

所述超声波焊接装置还包括温控系统，所述温控系统安装在所述焊座上用以检测所述焊座的温度，所述温控系统与所述控制器电性连接，所述控制器根据所述温控系统检测到的所述焊座的温度控制所述加热模块启动加热或停止加热。

9.根据权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于，

所述超声波焊接装置还包括升降调节机构，所述焊座包括支撑组件和焊台，所述支撑组件固定安装在所述基板上，所述升降调节机构固定安装在所述支撑组件上，所述升降调节机构与所述控制器电性连接，所述焊台安装在所述升降调节结构的动力升降端上。

10.根据权利要求9所述的超声波焊接装置，其特征在于，

所述超声波焊接装置还包括水平调节机构，所述支撑组件包括支撑座和转接座，所述支撑座固定安装在所述基板上，所述水平调节结构安装在所述支撑座上，所述转接座安装在所述水平调节机构上，所述升降调节机构安装在所述转接座上，所述水平调节机构与所述控制器电性连接。

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