專利名稱：動力型鋰離子電池安全蓋帽激光焊接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種焊接設(shè)備，特別是一種用于針對動力型鋰離子電池安全蓋帽
的激光焊接設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)動力型鋰離子電池使用的防爆組合安全蓋帽是個組合件，主要由上蓋 帽、PTC過流保護(hù)片、防爆半球面鋁膜、下底板組成。下底板與電池正極耳焊接連接，是片與 外部連接的過渡，與防爆半球鋁膜點焊連接。防爆半球鋁膜有兩大功能，一是當(dāng)電池內(nèi)壓大 到一定值后，向內(nèi)凹曲面受力后變成向外凸出，使防爆半球面鋁膜與下底板、極耳的焊接點 拉裂斷開，電池與外界形成開路，電池蓋帽的過充保護(hù)功能開始作用；二是電池內(nèi)壓增大超 過防爆鋁膜刻痕處受力極限時，防爆鋁膜破裂，電池開啟，電池內(nèi)壓力從破裂處泄出。防爆 半球面鋁膜焊接點的拉裂斷開與焊接點面積大小和半球面開始變形力的大小有關(guān)，通常組 合蓋帽拉開壓力為1. 3-1. 5MPa，防爆膜開啟壓力為2. 0-2. 2MPa，所以焊接點的性能對防爆 組合安全蓋帽的安全性具有決定性的作用；同時，在鋰電池設(shè)計中，為了降低電池電阻，確 保在大電流下連接件不發(fā)熱，必須保證安全蓋帽上的防爆半球面鋁膜與下底板的焊接點有 足夠的面積。因此，制備組合安全蓋帽時必須選擇合適的焊接工藝和焊接點面積，既起到安 全保護(hù)作用，又具有足夠的面積滿足動力電池大電流通過的需要。但是，目前還沒有安全蓋 帽激光焊接的專用設(shè)備，而現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝又不能保證鋁膜與下底板的焊接點的焊接強(qiáng)度 及接觸面積，并且效率較低，不能滿足人們對鋰離子電池的需求。

實用新型內(nèi)容為了解決上述的問題，本實用新型的目的在于提供一種動力型鋰離子安全蓋帽激 光焊接設(shè)備，其能保證鋁膜與下底板的焊接點的焊接強(qiáng)度及接觸面積，并具有自動化程度 高、生產(chǎn)效率高的特點。 本實用新型解決其問題所采用的技術(shù)方案是 —種動力型鋰離子電池安全蓋帽激光焊接設(shè)備，包PC控制系統(tǒng)，所述PC控制系統(tǒng) 分別連接有 激光器系統(tǒng)，用于發(fā)射激光； 振鏡掃描系統(tǒng)，它能將激光器發(fā)出的激光進(jìn)行掃描、傳導(dǎo)和聚焦； 以及工裝夾具系統(tǒng)，它用來加持和控制工件動作。 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述PC控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有控制卡，所述PC控制系統(tǒng)通過
該控制卡與激光器系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)及工裝夾具系統(tǒng)進(jìn)行信號連接。 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述PC控制系統(tǒng)還連接有視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述視頻監(jiān)控系統(tǒng)為CCD視覺監(jiān)視系統(tǒng)。 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述振鏡掃描系統(tǒng)由X/Y軸雙伺服電機(jī)組成，
所述X/Y軸雙伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上安裝有反射鏡片。[0013] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述工裝夾具系統(tǒng)包括由伺服電機(jī)帶動的圓盤
型精密位移旋轉(zhuǎn)臺，所述圓盤型精密位移旋轉(zhuǎn)臺上安裝有轉(zhuǎn)盤型卡槽式連續(xù)工作夾盤，所
述轉(zhuǎn)盤型卡槽式連續(xù)工作夾盤上安裝有復(fù)合式光電檢測裝置和下壓裝置。 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光器發(fā)射的激光功率為300W-400W，脈沖
頻率為l-50Hz，脈沖寬度為l-20ms，波長為1064nm。 本實用新型的有益效果是本實用新型的動力型鋰離子安全蓋帽激光焊接設(shè)備通 過PC控制系統(tǒng)、激光器系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)及工裝夾具系統(tǒng)幾部分的配合，實現(xiàn)自動化生 產(chǎn)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中焊接速度慢、焊接效果差合格率低的缺點，使得焊接速度提高5-10 倍，焊接安全帽速度可達(dá)到2000個/小時；成品的合格率可達(dá)到95%以上。采用本實用新 型的動力型鋰離子安全蓋帽激光焊接設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量和效率均可得到保證，可實現(xiàn)批量化 生產(chǎn)，能夠滿足人們對高品質(zhì)動力型鋰離子電池的需求。而設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)則可以對焊 接過程進(jìn)行可視化監(jiān)控，保證焊接質(zhì)量。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明


圖1是本實用新型組成框圖； 圖2是本實用新型組成結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實用新型的工裝夾具系統(tǒng)示意圖。
具體實施方式參照
圖1、圖2，本實用新型的一種動力型鋰離子電池安全蓋帽激光焊接設(shè)備，包 PC控制系統(tǒng)4，所述PC控制系統(tǒng)4分別連接有激光器系統(tǒng)l，用于發(fā)射激光； 振鏡掃描系統(tǒng)2，它能將激光器發(fā)出的激光進(jìn)行傳導(dǎo)和聚焦； 以及工裝夾具系統(tǒng)3，它用來加持和控制工件動作。 本實用新型的動力型鋰離子安全蓋帽激光焊接設(shè)備通過PC控制系統(tǒng)4、激光器系 統(tǒng)1、振鏡掃描系統(tǒng)2及工裝夾具系統(tǒng)3幾部分的配合，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中 焊接速度慢、焊接效果差合格率低的缺點，使得焊接速度提高5-10倍，焊接安全帽速度可 達(dá)到2000個/小時；成品的合格率可達(dá)到95%以上。采用本實用新型的動力型鋰離子安 全蓋帽激光焊接設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量和效率均可得到保證，可實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，能夠滿足人們對 高品質(zhì)動力型鋰離子電池的需求。 本實施例中所使用的激光器系統(tǒng)1為Nd:YAG激光器，所述激光器發(fā)射的激光功率
為300W-400W，脈沖頻率為l-50Hz，脈沖寬度為l-20ms，波長為1064nm。 作為優(yōu)選實施方式，所述PC控制系統(tǒng)4內(nèi)設(shè)有控制卡，所述PC控制系統(tǒng)4通過該
控制卡與激光器系統(tǒng)1、振鏡掃描系統(tǒng)2及工裝夾具系統(tǒng)3進(jìn)行信號連接，可完成對各個系
統(tǒng)的獨立控制。 此外，所述PC控制系統(tǒng)4還連接有視頻監(jiān)控系統(tǒng)8，作為優(yōu)選的，所述視頻監(jiān)控系 統(tǒng)8為CCD視覺監(jiān)視系統(tǒng)。設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)8則可以對焊接過程進(jìn)行可視化監(jiān)控，保證 焊接質(zhì)量。當(dāng)然，所述的視頻監(jiān)控系統(tǒng)8也是通過控制卡的視頻采集模塊連接到PC控制系 統(tǒng)4上的。
4[0027] 所述振鏡掃描系統(tǒng)由X/Y軸雙伺服電機(jī)組成，所述X/Y軸雙伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上
安裝有反射鏡片，激光器發(fā)射的激光光束經(jīng)過反射鏡片反射后由透鏡聚焦。 所述工裝夾具系統(tǒng)包括由伺服電機(jī)7帶動的圓盤型精密位移旋轉(zhuǎn)臺31，所述圓盤
型精密位移旋轉(zhuǎn)臺31上安裝有轉(zhuǎn)盤型卡槽式連續(xù)工作夾盤，所述轉(zhuǎn)盤型卡槽式連續(xù)工作
夾盤上安裝有復(fù)合式光電檢測裝置6和下壓裝置5。 本實用新型的工作過程是復(fù)合式光電檢測裝置6動作，檢測到一個工作位放置 安全蓋帽，輸出信號到PC控制卡，PC控制系統(tǒng)4控制工裝夾具系統(tǒng)3中的下壓裝置5進(jìn)行 下壓動作將防爆鋁膜與下底板壓緊，控制激光器系統(tǒng)1發(fā)射激光，控制振鏡掃描系統(tǒng)2動 作，激光器系統(tǒng)1發(fā)出的光經(jīng)過振鏡掃描系統(tǒng)傳導(dǎo)聚焦，于安全蓋帽上焊接1-5個點，完成 一次焊接，控制下壓裝置5動作，控制工裝夾具伺服電機(jī)動作，旋轉(zhuǎn)工作夾盤到下一工位， 復(fù)合式光電檢測裝置6動作。當(dāng)檢測到工作位閑置時，輸出信號到PC控制系統(tǒng)4， PC控制 系統(tǒng)4控制工裝夾具伺服電機(jī)動作，旋轉(zhuǎn)工作夾盤到下一工位，復(fù)合式光電檢測裝置6動 作，如此循環(huán)，視頻檢測系統(tǒng)8可檢測焊接過程中的質(zhì)量缺陷，及時進(jìn)行糾正。 本實用新型的動力型鋰離子電池安全蓋帽激光焊接技術(shù)與目前的焊接技術(shù)比較， 具有以下的優(yōu)勢和特點 1、目前國內(nèi)的焊接機(jī)基本還是單點焊接，一次只焊接一個點，鋰電池防爆安全蓋 帽為了保證強(qiáng)度和大電流通過的的要求，需要在鋁膜與下底板的接合面上焊接4-5個點， 如果由目前的傳統(tǒng)焊接機(jī)進(jìn)行焊接，需要焊接4-5次，既降低了焊接的效率，還不能夠保證 焊接位置的準(zhǔn)確性。 2、對鋰離子電池安全蓋帽的焊接進(jìn)行專門化的研究，包括激光工藝參數(shù)、夾具工 裝設(shè)計等，目前，國內(nèi)對安全蓋帽的焊接還沒有專門化的研究使得焊接安全蓋帽過程中定 位困難，焊接效率不高。 3、設(shè)計了工裝夾具系統(tǒng)實現(xiàn)安全蓋帽自動化焊接，焊接安全蓋帽速度可達(dá)到2000 個/小時；，焊接成品合格率達(dá)到95%以上。目前，這一指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。 4、采用了 CCD視頻監(jiān)測系統(tǒng)對激光焊接的產(chǎn)品進(jìn)行在線檢測與跟蹤，在出現(xiàn)焊接 不穩(wěn)定或者出現(xiàn)次品的情況下，實現(xiàn)快速反應(yīng)。 本發(fā)明創(chuàng)造并不局限于上述實施方式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實用新 型精神的前提下還可作出種種的等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請 權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種動力型鋰離子電池安全蓋帽激光焊接設(shè)備，其特征在于包PC控制系統(tǒng)，所述PC控制系統(tǒng)分別連接有激光器系統(tǒng)，用于發(fā)射激光；振鏡掃描系統(tǒng)，它能將激光器發(fā)出的激光進(jìn)行傳導(dǎo)和聚焦；以及工裝夾具系統(tǒng)，它用來 夾持和控制工件動作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力型鋰離子電池安全蓋帽激光焊接設(shè)備，其特征在于所 述PC控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有控制卡，所述PC控制系統(tǒng)通過該控制卡與激光器系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng) 及工裝夾具系統(tǒng)進(jìn)行信號連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動力型鋰離子電池安全蓋帽激光焊接設(shè)備，其特征在于 所述PC控制系統(tǒng)還連接有視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的動力型鋰離子電池安全蓋帽激光焊接設(shè)備，其特征在于所 述視頻監(jiān)控系統(tǒng)為CCD視覺監(jiān)視系統(tǒng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動力型鋰離子電池安全蓋帽激光焊接設(shè)備，其特征在于 所述振鏡掃描系統(tǒng)由X/Y軸雙伺服電機(jī)組成，所述X/Y軸雙伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上安裝有反 射鏡片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動力型鋰離子電池安全蓋帽激光焊接設(shè)備，其特征在于 所述工裝夾具系統(tǒng)包括由伺服電機(jī)帶動的圓盤型精密位移旋轉(zhuǎn)臺，所述圓盤型精密位移旋 轉(zhuǎn)臺上安裝有轉(zhuǎn)盤型卡槽式連續(xù)工作夾盤，所述轉(zhuǎn)盤型卡槽式連續(xù)工作夾盤上安裝有復(fù)合 式光電檢測裝置和下壓裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力型鋰離子電池安全蓋帽激光焊接設(shè)備，其特征在于所述激光器系統(tǒng)發(fā)射的激光功率為300W-400W，脈沖頻率為l-50Hz，脈沖寬度為l-20ms，波長 為1064nm。
專利摘要本實用新型公開了一種動力型鋰離子電池安全蓋帽激光焊接設(shè)備，包PC控制系統(tǒng)，所述PC控制系統(tǒng)分別連接有激光器系統(tǒng)，用于發(fā)射激光；振鏡掃描系統(tǒng)，它能將激光器發(fā)出的激光進(jìn)行傳導(dǎo)和聚焦；以及工裝夾具系統(tǒng)，它用來加持和控制工件動作。本實用新型的動力型鋰離子安全蓋帽激光焊接設(shè)備通過PC控制系統(tǒng)、激光器系統(tǒng)、振鏡掃描系統(tǒng)及工裝夾具系統(tǒng)幾部分的配合，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中焊接速度慢、焊接效果差合格率低的缺點，使產(chǎn)品質(zhì)量和效率均可得到保證，可實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，能夠滿足人們對高品質(zhì)動力型鋰離子電池的需求。而設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)則可以對焊接過程進(jìn)行可視化監(jiān)控，保證焊接質(zhì)量。
文檔編號B23K26/42GK201511214SQ200920236609
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者劉小強(qiáng), 張良, 王迪, 鐘佩良 申請人:廣州瑞通激光科技有限公司