CN219786970U - 一种顶盖焊接装置及焊接系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电池制作技术领域，具体提供了一种顶盖焊接装置及焊接系统。顶盖焊接装置，包括:半导体激光器；治具，夹持电芯的远离顶盖的一端，以使顶盖和麦拉膜待焊接的环周连接区外露；其中，半导体激光器和治具之间能产生相对移动，以使半导体激光器能对环周连接区进行环周焊接。本申请提供的顶盖焊接装置，快速高效便捷地实现对顶盖的环周满焊，且不存在粘连拉丝和易损难维护等问题，解决了现有技术中通过接触式热熔方式焊接，而存在的粘连拉丝、热熔头易损难维护、不易于实现顶盖环周的满焊等技术问题。

Description

一种顶盖焊接装置及焊接系统

技术领域

本申请涉及电池制作技术领域，具体涉及一种顶盖焊接装置及焊接系统。

背景技术

电池制作中，电芯表面会包裹一层绝缘膜，目前开始使用Mylar膜(即麦拉膜)，电芯上的麦拉膜的顶端，需要和顶盖焊接在一起。行业内通常使用热熔方式进行焊接，通过将热熔头和焊接区域接触，使焊接区域热熔而实现两个不同部件的焊接。此类接触式热熔焊接方式，存在粘连拉丝、热熔头易损难维护、不易于实现顶盖环周的满焊等问题，影响焊接质量和焊接效率。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例致力于提供一种顶盖焊接装置，快速高效地实现对顶盖的环周满焊，且不存在粘连拉丝和易损难维护等问题，解决了现有技术中通过接触式热熔方式焊接，而存在的粘连拉丝、热熔头易损难维护、不易于实现顶盖环周的满焊等技术问题。

本申请一方面提供了一种顶盖焊接装置，包括:半导体激光器；治具，夹持电芯的远离顶盖的一端，以使所述顶盖和麦拉膜待焊接的环周连接区外露；其中，所述半导体激光器和所述治具之间能产生相对移动，以使所述半导体激光器能对环周连接区进行环周焊接。

在一种可能的实施方式中，所述治具包括底座和夹持部，所述夹持部和/或所述半导体激光器能沿第一方向和第二方向移动，以及围绕所述顶盖的中心线转动。

在一种可能的实施方式中，所述治具还包括：第一移动机构，驱动所述夹持部产生第一方向的移动；第二移动机构，驱动所述夹持部产生第二方向的移动；旋转机构，驱动所述夹持部旋转。

在一种可能的实施方式中，所述治具还包括设置在所述底座上的旋转机构，以驱动所述夹持部旋转；

所述半导体激光器通过第一移动机构的驱动而产生第一方向的移动，并通过第二移动机构的驱动而第二方向的移动。

在一种可能的实施方式中，所述治具的夹持部设置在底座上方，且所述夹持部的开口朝上，以使电芯能直立在所述治具上，所述半导体激光器位于所述治具的一侧或两侧。

在一种可能的实施方式中，还包括输送线，所述输送线形成驱动所述治具产生第一方向移动的第一移动机构，所述半导体激光器位于输送线一侧或两侧。

在一种可能的实施方式中，所述治具还包括设置在底座上的旋转机构，以驱动所述夹持部旋转；所述半导体激光器通过第二移动机构的驱动而产生第二方向的移动。

在一种可能的实施方式中，所述治具上的夹持部设置有至少两个，至少两个所述夹持部均设置在所述底座上，旋转机构与所述夹持部一对一设置。

在一种可能的实施方式中，所述旋转机构包括：齿轮齿条传动组件，齿轮用于带动所述夹持部旋转；动力件，用于控制所述齿轮齿条传动组件中的齿条移动而带动所述齿轮转动。

本申请还提供了一种焊接系统，其特征在于，包括如上任一项所述的顶盖焊接装置。

根据本申请提供的焊接装置，通过治具夹持电芯的底端，可使电芯的顶盖一端全部外露，麦拉膜和顶盖一整圈的连接区都无遮挡，使用半导体激光器直接对顶盖和麦拉膜的连接区域进行一圈满焊，即可实现对顶盖和麦拉膜的满焊。非常便捷、高效，焊接效率高、焊接质量高，焊接工艺精准可控，且不存在粘连拉丝、热熔头易损难维护等问题。

附图说明

图1所示为本申请实施例中顶盖焊接装置的第一类示意图；

图2所示为本申请实施例中顶盖焊接装置的第二类示意图。

图1-图2：

1、夹持部；2、底座；3、旋转机构；4、第一移动机构；5、第二移动机构；6、半导体激光器；10、治具。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考附图1-2，本申请的实施例提供了一种顶盖焊接装置，其包括用于夹持电芯的治具10，用于进行焊接的半导体激光器6，以及带动治具10和/或半导体激光器6移动的驱动装置。其中，半导体激光器6是指利用半导体材料中的电子跃迁来产生激光的一种小型激光器件，其核心零件为半导体激光二极管。半导体激光器6具有结构简单、能耗低、体积小、寿命长、可靠性高等优点，现有技术中被广泛应用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器(激光笔)等技术领域。本申请中，使用半导体激光器6对顶盖和麦拉膜(一种薄膜)进行焊接，不会产生粘连拉丝的现象，也无需频繁维护(使用热熔头进行焊接时，经常需要更换)，而且激光焊接，功率高，热熔时间短，焊接所用时长短，且焊缝大小、焊接区域精准可控，利于实现薄膜的高质量焊接。且半导体激光器6的体积小，便于和焊接对象进行相对布置。

本申请中，所用半导体激光器6的波长范围可为200-11000nm波段。优选的，采用半导体紫外到蓝光波段激光器，波长范围为300nm-600nm，输出功率为5W-500W。半导体激光器6的输出光斑为大小处于10μm-300μm范围的圆形、条形或不规则光斑。

而治具10包括底座2和夹持部1，夹持部1用于夹持电芯的远离顶盖的一端，也可以说是电芯的底端，使得电芯的顶盖一端能够全部外露，顶盖和麦拉膜相连接的区域，也是待焊接的区域，在周向上一整圈都无遮挡，即二者的环周连接区外露。如此，治具10仅夹持电芯的一端，使顶盖一端外露，非常便于和半导体激光器6相对，便于进行满焊操作。驱动装置驱动治具10和/或半导体激光器6移动，使二者产生相对位移，使得半导体激光器6可以对顶盖和麦拉膜的连接区进行周向上的一整圈的焊接，即对环周连接区进行焊接，实现满焊。不仅焊接过程便捷、高效，且通过半导体激光器6进行焊接，焊接效率高、焊接质量高，焊接工艺精准可控，与使用热熔头进行焊接相比，不存在粘连拉丝、热熔头易损难维护等问题，与其他类型的激光器相比，半导体激光器6体积小巧，便于布置，便于实现满焊操作，且设备成本低。

一些实施例中，电芯通常为方形电芯，为实现满焊，即一整圈的环周连续焊接，焊接轨迹也即环周连接区，整体为具有圆角的方形。故，治具10和/或半导体激光器6通过驱动装置的驱动，产生第一方向、第二方向的相对移动和相对转动，来实现满焊。

具体可为，首先使电芯的第一侧面和半导体激光器6相对，而后治具10或半导体激光器6产生第一方向(第一侧面的延伸方向，如电芯宽度方向)的位移，对第一侧面的顶盖和麦拉膜的连接区域进行焊接，可以从第一侧面的一头连续焊接到另一头，而后夹持部1或半导体激光器6转动，对电芯第一侧面和第二侧面的圆角过渡区进行焊接，待转动至电芯的第二侧面与半导体激光器6正对，治具10或半导体激光器6进行第二方向的移动，以调整二者之间的距离，适应激光束的焦距(使激光器的焦距聚焦到第二侧面上顶盖和麦拉膜的待焊接区域)，而后，治具10或半导体激光器6继续产生第一方向的位移，完成对第二侧面的焊接。第三侧面和第四侧面的焊接过程与第一侧面和第二侧面的焊接过程一致，此处不再赘述。

如此，驱动装置包括第一移动机构4、第二移动机构5和旋转机构3，第一移动机构4用于驱动治具10的夹持部1或半导体激光器6产生第一方向的位移，第二移动机构5用于驱动治具10或半导体激光器6产生第二方向的位移。旋转机构3用于带动治具10旋转或驱动半导体激光机围绕电芯转动。通常，为便于操作，

旋转机构3设置在治具10的底座2上，驱动治具10的夹持部1旋转。如此，半导体激光器6位于治具10旁侧即可，夹持部1带着电芯旋转，即可使环周连接区全部位于激光束的照射区域内，实现一整圈的连续焊接。

旋转机构3驱动夹持部1所转动的角度，根据半导体激光器6的设置情况具体而定。当半导体激光器6设置有一组且位于治具10一侧时，旋转机构3驱动夹持部1旋转一周；当半导体激光器6设置有两组并分布于治具10相对的两侧时，旋转机构3驱动夹持部1旋转180度即可(一个半导体激光器6焊接电芯的两个侧面)。当半导体激光器6设置有多组并沿周向围绕治具10排列设置时，旋转机构3驱动夹持部1旋转过相应角度即可。

一种实施例中，半导体激光器6固定设置，而驱动装置驱动夹持部1产生第一方向、第二方向的位移，并驱动夹持部1旋转。如，治具10还包括第一移动机构4、第二移动机构5和旋转机构3，也可以说，第一移动机构4、第二移动机构5和旋转机构3都设置在治具10上，均用于驱动夹持部1相对半导体激光器6移动。第一移动机构4驱动夹持部1产生第一方向的移动；第二移动机构5驱动夹持部1产生第二方向的移动；旋转机构3驱动夹持部1旋转。

如图1所示，夹持部1设置在旋转机构3的旋转端，旋转机构3设置在底座2上，而底座2设置在第一移动机构4的移动端，第一移动机构4设置在第二移动机构5的移动端。

当然，一些其他实施例中，也可以是半导体激光器6水平移动，而夹持部1带着电芯进行转动。例如，如图2所示，旋转机构3设置在治具10的底座2上，驱动夹持部1旋转，以进行圆角区域的弧形段焊接。而第一移动机构4用于驱动半导体激光器6产生第一方向的位移，以进行电芯侧面区域的直线段焊接，第二移动机构5用于驱动半导体激光器6产生第二方向的位移，以调整半导体激光器6和电芯之间的距离。

如图1和图2所示，一些实施例中，治具10上，夹持部1设置在底座2上方，且夹持部1供电芯进入的开口朝上，如此，使得电芯直立在治具10上。即电芯的带有顶盖的一端位于上方，另一端由夹持部1夹持。如此设置，电芯的顶盖一端全部外露，且电芯直立在治具10上，半导体激光器6设置在治具10旁侧，即可与顶盖和麦拉膜的待焊接区域相对。且非常便于电芯的转移，例如，还设置有输送线，治具10设置在输送线上，从别的工位输送到半导体激光器6所在的工位时，即可进行焊接，焊接完毕，治具10带着电芯即可直接移动到下一工位，非常便于实现流水线式加工和生产。

在设置有输送线时，输送线可形成驱动治具10产生第一方向移动的第一移动机构4。半导体激光器6分布在输送线一侧或两侧，输送线带动治具10移动，可以使电芯相对于半导体激光器6移动，半导体激光器6的激光束可以在电芯的侧面上移动，而进行直线段焊接。在此类实施例中，旋转机构3设置在治具10上，驱动夹持部1相对于半导体激光器6转动，而第二移动机构5可设置在治具10上，也可以是与半导体激光器6设置在一起。优选，第二移动机构5与半导体激光器6设置在一起，如，半导体激光器6连接在第二移动机构5的移动端，能够产生第二方向即远离或靠近输送线方向的位移，以调整和电芯的距离，适应激光束的焦距。

上述各实施例中，第一移动机构4和第二移动机构5都可以是直线模组，即由电机和丝杠滑块组件形成，也可以是由电机和传动带组件形成，还可以是由气缸和导轨滑块组件形成。

旋转机构3设置在治具10的底座2上，夹持部1设置在旋转机构3上。

同一治具10上的夹持部1可设置有一个，也可设置有至少两个，设置有至少两个时，至少两个夹持部1匹配设置至少两个的旋转机构3，即旋转机构3与夹持部1一对一设置。而至少两个夹持部1和旋转机构3可均设置在同一底座2上，如沿第一方向排列。而第一移动机构4和第二移动机构5均形成在治具10上时，可均设置有一个，均带动底座2移动，如此，带动至少两个夹持部1共同产生第一方向的移动，或第二方向的移动。而各夹持部1可分别地独立旋转。

每个夹持部1都对应设置一组半导体激光器6，每组中半导体激光器6可以是一个，也可以是两个，还可以是多个。一个时，位于夹持部1一侧，两个或多个时，分布在夹持部1两侧。也可以说，每个治具10所匹配的半导体激光器6至少有一组，位于治具10一侧，也可以是有两组，分布在治具10两侧。而每组中半导体激光器6的个数不少于夹持部1个数，至少与夹持部1一对一设置。

旋转机构3包括动力件和转动件，例如电机和转盘，夹持部1的基座固连在转盘上。又如，旋转机构3包括齿轮齿条传动组件和动力件，动力件驱动齿轮齿条传动组件中的齿条移动而带动齿轮转动。夹持部1的基座固定在齿轮上，随齿轮转动。

夹持部1用于夹持电芯，包括基座和至少一组的可开合的夹持组件。为进行稳固夹持，可包括两组夹持组件，第一组夹持组件沿第一方向开合，第二夹持组件沿第二方向开合。

通常，夹持部1上还设置有开夹联动件和复位件。开夹联动件通过联动结构与第一夹持组件和第二夹持组件相连，以在受推动时，带动第一夹持组件和第二夹持组件张开。复位件，例如弹簧，与第一夹持组件和第二夹持组件相连，以带动第一夹持组件和第二夹持组件复位。如此设置，对开夹联动件施加推力的动力机构，可与治具10分离设置，例如设置在输送线一侧，需要夹持电芯时，动力机构伸出而推动治具10上的开夹联动件，待电芯置入夹持组件之间后，动力机构回缩，在复位件的作用下两组夹持组件夹紧电芯，而后治具10即可在输送线上移动。则，在治具10上无需设置过多的动力件，避免走线繁琐，不利于在输送线上移动。

本申请的实施例还提供了一种焊接系统，包括如上任一项实施例中的顶盖焊接装置。如此，该焊接系统也具有焊接效率高，便于布置，便于实现顶盖连续满焊的优点。该有益效果的推导过程与上述顶盖焊接装置的有益效果的推导过程基本一致，此处不再赘述。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的部件、装置仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照附图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些部件、装置。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备中，各部件是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种顶盖焊接装置，其特征在于，包括:

半导体激光器；

治具，夹持电芯的远离顶盖的一端，以使所述顶盖和麦拉膜待焊接的环周连接区外露；

其中，所述半导体激光器和所述治具之间能产生相对移动，以使所述半导体激光器能对环周连接区进行环周焊接。

2.如权利要求1所述的顶盖焊接装置，其特征在于，所述治具包括底座和夹持部，所述夹持部和/或所述半导体激光器能沿第一方向和第二方向移动，以及围绕所述顶盖的中心线转动。

3.如权利要求2所述的顶盖焊接装置，其特征在于，所述治具还包括：

第一移动机构，驱动所述夹持部产生第一方向的移动；

第二移动机构，驱动所述夹持部产生第二方向的移动；

旋转机构，驱动所述夹持部旋转。

4.如权利要求2所述的顶盖焊接装置，其特征在于，所述治具还包括设置在底座上的旋转机构，以驱动所述夹持部旋转；

所述半导体激光器通过第一移动机构的驱动而产生第一方向的移动，并通过第二移动机构的驱动而第二方向的移动。

5.如权利要求2所述的顶盖焊接装置，其特征在于，所述治具的夹持部设置在底座上方，且所述夹持部的开口朝上，以使电芯能直立在所述治具上，所述半导体激光器位于所述治具的一侧或两侧。

6.如权利要求2或5所述的顶盖焊接装置，其特征在于，还包括输送线，所述输送线形成驱动所述治具产生第一方向移动的第一移动机构，所述半导体激光器位于输送线一侧或两侧。

7.如权利要求6所述的顶盖焊接装置，其特征在于，所述治具还包括设置在底座上的旋转机构，以驱动所述夹持部旋转；所述半导体激光器通过第二移动机构的驱动而产生第二方向的移动。

8.如权利要求2所述的顶盖焊接装置，其特征在于，所述治具上的夹持部设置有至少两个，至少两个所述夹持部均设置在所述底座上，旋转机构与所述夹持部一对一设置。

9.如权利要求3所述的顶盖焊接装置，其特征在于，所述旋转机构包括：

齿轮齿条传动组件，齿轮用于带动所述夹持部旋转；

动力件，用于控制所述齿轮齿条传动组件中的齿条移动而带动所述齿轮转动。

10.一种焊接系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的顶盖焊接装置。