专利名称：动力型锂离子电池安全盖帽激光焊接设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种焊接设备，特别是一种用于针对动力型锂离子电池安全盖帽
的激光焊接设备。
背景技术：
目前，国内动力型锂离子电池使用的防爆组合安全盖帽是个组合件，主要由上盖 帽、PTC过流保护片、防爆半球面铝膜、下底板组成。下底板与电池正极耳焊接连接，是片与 外部连接的过渡，与防爆半球铝膜点焊连接。防爆半球铝膜有两大功能，一是当电池内压大 到一定值后，向内凹曲面受力后变成向外凸出，使防爆半球面铝膜与下底板、极耳的焊接点 拉裂断开，电池与外界形成开路，电池盖帽的过充保护功能开始作用；二是电池内压增大超 过防爆铝膜刻痕处受力极限时，防爆铝膜破裂，电池开启，电池内压力从破裂处泄出。防爆 半球面铝膜焊接点的拉裂断开与焊接点面积大小和半球面开始变形力的大小有关，通常组 合盖帽拉开压力为1. 3-1. 5MPa，防爆膜开启压力为2. 0-2. 2MPa，所以焊接点的性能对防爆 组合安全盖帽的安全性具有决定性的作用；同时，在锂电池设计中，为了降低电池电阻，确 保在大电流下连接件不发热，必须保证安全盖帽上的防爆半球面铝膜与下底板的焊接点有 足够的面积。因此，制备组合安全盖帽时必须选择合适的焊接工艺和焊接点面积，既起到安 全保护作用，又具有足够的面积满足动力电池大电流通过的需要。但是，目前还没有安全盖 帽激光焊接的专用设备，而现有的生产工艺又不能保证铝膜与下底板的焊接点的焊接强度 及接触面积，并且效率较低，不能满足人们对锂离子电池的需求。
实用新型内容为了解决上述的问题，本实用新型的目的在于提供一种动力型锂离子安全盖帽激 光焊接设备，其能保证铝膜与下底板的焊接点的焊接强度及接触面积，并具有自动化程度 高、生产效率高的特点。 本实用新型解决其问题所采用的技术方案是 —种动力型锂离子电池安全盖帽激光焊接设备，包PC控制系统，所述PC控制系统 分别连接有 激光器系统，用于发射激光； 振镜扫描系统，它能将激光器发出的激光进行扫描、传导和聚焦； 以及工装夹具系统，它用来加持和控制工件动作。 作为上述技术方案的改进，所述PC控制系统内设有控制卡，所述PC控制系统通过
该控制卡与激光器系统、振镜扫描系统及工装夹具系统进行信号连接。 作为上述技术方案的进一步改进，所述PC控制系统还连接有视频监控系统。 作为上述技术方案的进一步改进，所述视频监控系统为CCD视觉监视系统。 作为上述技术方案的进一步改进，所述振镜扫描系统由X/Y轴双伺服电机组成，
所述X/Y轴双伺服电机的旋转轴上安装有反射镜片。[0013] 作为上述技术方案的进一步改进，所述工装夹具系统包括由伺服电机带动的圆盘
型精密位移旋转台，所述圆盘型精密位移旋转台上安装有转盘型卡槽式连续工作夹盘，所
述转盘型卡槽式连续工作夹盘上安装有复合式光电检测装置和下压装置。 作为上述技术方案的进一步改进，所述激光器发射的激光功率为300W-400W，脉冲
频率为l-50Hz，脉冲宽度为l-20ms，波长为1064nm。 本实用新型的有益效果是本实用新型的动力型锂离子安全盖帽激光焊接设备通 过PC控制系统、激光器系统、振镜扫描系统及工装夹具系统几部分的配合，实现自动化生 产，克服了现有技术中焊接速度慢、焊接效果差合格率低的缺点，使得焊接速度提高5-10 倍，焊接安全帽速度可达到2000个/小时；成品的合格率可达到95%以上。采用本实用新 型的动力型锂离子安全盖帽激光焊接设备，产品质量和效率均可得到保证，可实现批量化 生产，能够满足人们对高品质动力型锂离子电池的需求。而设置视频监控系统则可以对焊 接过程进行可视化监控，保证焊接质量。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明
图1是本实用新型组成框图； 图2是本实用新型组成结构示意图； 图3是本实用新型的工装夹具系统示意图。
具体实施方式参照
图1、图2，本实用新型的一种动力型锂离子电池安全盖帽激光焊接设备，包 PC控制系统4，所述PC控制系统4分别连接有激光器系统l，用于发射激光； 振镜扫描系统2，它能将激光器发出的激光进行传导和聚焦； 以及工装夹具系统3，它用来加持和控制工件动作。 本实用新型的动力型锂离子安全盖帽激光焊接设备通过PC控制系统4、激光器系 统1、振镜扫描系统2及工装夹具系统3几部分的配合，实现自动化生产，克服了现有技术中 焊接速度慢、焊接效果差合格率低的缺点，使得焊接速度提高5-10倍，焊接安全帽速度可 达到2000个/小时；成品的合格率可达到95%以上。采用本实用新型的动力型锂离子安 全盖帽激光焊接设备，产品质量和效率均可得到保证，可实现批量化生产，能够满足人们对 高品质动力型锂离子电池的需求。 本实施例中所使用的激光器系统1为Nd:YAG激光器，所述激光器发射的激光功率
为300W-400W，脉冲频率为l-50Hz，脉冲宽度为l-20ms，波长为1064nm。 作为优选实施方式，所述PC控制系统4内设有控制卡，所述PC控制系统4通过该
控制卡与激光器系统1、振镜扫描系统2及工装夹具系统3进行信号连接，可完成对各个系
统的独立控制。 此外，所述PC控制系统4还连接有视频监控系统8，作为优选的，所述视频监控系 统8为CCD视觉监视系统。设置视频监控系统8则可以对焊接过程进行可视化监控，保证 焊接质量。当然，所述的视频监控系统8也是通过控制卡的视频采集模块连接到PC控制系 统4上的。
4[0027] 所述振镜扫描系统由X/Y轴双伺服电机组成，所述X/Y轴双伺服电机的旋转轴上
安装有反射镜片，激光器发射的激光光束经过反射镜片反射后由透镜聚焦。 所述工装夹具系统包括由伺服电机7带动的圆盘型精密位移旋转台31，所述圆盘
型精密位移旋转台31上安装有转盘型卡槽式连续工作夹盘，所述转盘型卡槽式连续工作
夹盘上安装有复合式光电检测装置6和下压装置5。 本实用新型的工作过程是复合式光电检测装置6动作，检测到一个工作位放置 安全盖帽，输出信号到PC控制卡，PC控制系统4控制工装夹具系统3中的下压装置5进行 下压动作将防爆铝膜与下底板压紧，控制激光器系统1发射激光，控制振镜扫描系统2动 作，激光器系统1发出的光经过振镜扫描系统传导聚焦，于安全盖帽上焊接1-5个点，完成 一次焊接，控制下压装置5动作，控制工装夹具伺服电机动作，旋转工作夹盘到下一工位， 复合式光电检测装置6动作。当检测到工作位闲置时，输出信号到PC控制系统4， PC控制 系统4控制工装夹具伺服电机动作，旋转工作夹盘到下一工位，复合式光电检测装置6动 作，如此循环，视频检测系统8可检测焊接过程中的质量缺陷，及时进行纠正。 本实用新型的动力型锂离子电池安全盖帽激光焊接技术与目前的焊接技术比较， 具有以下的优势和特点 1、目前国内的焊接机基本还是单点焊接，一次只焊接一个点，锂电池防爆安全盖 帽为了保证强度和大电流通过的的要求，需要在铝膜与下底板的接合面上焊接4-5个点， 如果由目前的传统焊接机进行焊接，需要焊接4-5次，既降低了焊接的效率，还不能够保证 焊接位置的准确性。 2、对锂离子电池安全盖帽的焊接进行专门化的研究，包括激光工艺参数、夹具工 装设计等，目前，国内对安全盖帽的焊接还没有专门化的研究使得焊接安全盖帽过程中定 位困难，焊接效率不高。 3、设计了工装夹具系统实现安全盖帽自动化焊接，焊接安全盖帽速度可达到2000 个/小时；，焊接成品合格率达到95%以上。目前，这一指标达到国内先进水平。 4、采用了 CCD视频监测系统对激光焊接的产品进行在线检测与跟踪，在出现焊接 不稳定或者出现次品的情况下，实现快速反应。 本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新 型精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请 权利要求所限定的范围内。
权利要求一种动力型锂离子电池安全盖帽激光焊接设备，其特征在于包PC控制系统，所述PC控制系统分别连接有激光器系统，用于发射激光；振镜扫描系统，它能将激光器发出的激光进行传导和聚焦；以及工装夹具系统，它用来 夹持和控制工件动作。
2. 根据权利要求1所述的动力型锂离子电池安全盖帽激光焊接设备，其特征在于所 述PC控制系统内设有控制卡，所述PC控制系统通过该控制卡与激光器系统、振镜扫描系统 及工装夹具系统进行信号连接。
3. 根据权利要求1或2所述的动力型锂离子电池安全盖帽激光焊接设备，其特征在于 所述PC控制系统还连接有视频监控系统。
4. 根据权利要求3所述的动力型锂离子电池安全盖帽激光焊接设备，其特征在于所 述视频监控系统为CCD视觉监视系统。
5. 根据权利要求1或2所述的动力型锂离子电池安全盖帽激光焊接设备，其特征在于 所述振镜扫描系统由X/Y轴双伺服电机组成，所述X/Y轴双伺服电机的旋转轴上安装有反 射镜片。
6. 根据权利要求1或2所述的动力型锂离子电池安全盖帽激光焊接设备，其特征在于 所述工装夹具系统包括由伺服电机带动的圆盘型精密位移旋转台，所述圆盘型精密位移旋 转台上安装有转盘型卡槽式连续工作夹盘，所述转盘型卡槽式连续工作夹盘上安装有复合 式光电检测装置和下压装置。
7. 根据权利要求1所述的动力型锂离子电池安全盖帽激光焊接设备，其特征在于所述激光器系统发射的激光功率为300W-400W，脉冲频率为l-50Hz，脉冲宽度为l-20ms，波长 为1064nm。
专利摘要本实用新型公开了一种动力型锂离子电池安全盖帽激光焊接设备，包PC控制系统，所述PC控制系统分别连接有激光器系统，用于发射激光；振镜扫描系统，它能将激光器发出的激光进行传导和聚焦；以及工装夹具系统，它用来加持和控制工件动作。本实用新型的动力型锂离子安全盖帽激光焊接设备通过PC控制系统、激光器系统、振镜扫描系统及工装夹具系统几部分的配合，实现自动化生产，克服了现有技术中焊接速度慢、焊接效果差合格率低的缺点，使产品质量和效率均可得到保证，可实现批量化生产，能够满足人们对高品质动力型锂离子电池的需求。而设置视频监控系统则可以对焊接过程进行可视化监控，保证焊接质量。
文档编号B23K26/42GK201511214SQ200920236609
公开日2010年6月23日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者刘小强, 张良, 王迪, 钟佩良 申请人:广州瑞通激光科技有限公司