专利名称：一种动力电池电极超声波纵向焊接装置及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波焊接装置，尤其涉及一种动力电池电极超声波纵向焊接装置及其工作方法，以用于动力电池的单层或多层电极的焊接。
背景技术：
基于目前超声波金属焊接设备在动力电池的极耳与单层或多层极片的焊接中焊接面积较大要多次焊接，无法满足一次性单点或多点大面积焊接要求，由于是多次点动焊接，效率低，且后次的焊接会对前面的焊接点造成振松，容易造成焊接不牢，即虚焊的现象，无法实现现在动力电池单层或多层电极大面积一次性高质量焊接的工艺要求。在动力电池单层或多层极片与极耳的焊接时更需要特殊的焊接压力和超声波频率，否则会损坏动力电池极片或极耳，影响到电池的生产合格率。目前，在动力电池单层或多层电极焊接工艺一般采用单点焊接，缺点是焊接效率低，焊接面积小，焊接不牢固，即振松现象。尤其采用手动方 式进给工件，焊接质量不能保证，无法实现大批量、规模化、产品一致性生产要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是改变现有超声波金属焊接设备在动力电池的极耳与单层或多层极片的焊接中焊接面积较大，要多次焊接，无法满足一次性单点或多点大面积的焊接要求，由于是多次焊接，后次的焊接会对前面的焊接点造成振松，容易造成焊接效果达不到现在动力电池单层或多层电极大面积焊接工艺的要求；焊接质量不能保证，无法实现产品一致性生产要求。本发明旨在提供一种可以大面积一次单点或多点焊接动力电池单层或多层电极超声波纵向输出焊接装置，该焊接装置是对现有超声波金属焊接设备横向输出焊接方式的一种技术应用的发明创新。为实现上述目的，所述动力电池电极超声波纵向焊接装置，其特点是，所述焊接装置包括驱动装置、超声波焊接机构、焊接底座、底座和垂直安装于底座上的安装板；其中，所述驱动装置与超声波焊接机构配合连接，以带动该超声波焊接机构上下移动，且固装于底座上的所述焊接底座设置于该超声波焊接机构的下方。优选的是，所述超声波焊接机构固定安装于一移动组件上，所述驱动装置与该移动组件配合连接，以驱动移动组件上下移动。优选的是，所述安装板上背向超声波焊接机构的方向凸设两块彼此平行的第一固定板和第二固定板；所述移动组件包括一移动背板，所述超声波焊接机构固装于移动背板的一侧；所述移动背板固装有超声波焊接装置的另一侧凸设有一第一滑块；所述移动背板与安装板配合连接；并且，所述驱动装置包括气缸和固连于气缸输出端的驱动板，所述驱动板沿水平方向顺次贯穿第二固定板和第一固定板；并且，在所述驱动板上开设有一第一滑槽，所述第一滑块嵌于所述第一滑槽内并可沿第一滑槽的长度方向进行滑动，所述第一滑槽与水平方向具有夹角。
优选的是，所述移动组件还包括一第二滑块，所述第二滑块通过一连接部与移动背板固连；并且，所述第二滑块的一另一端嵌于设置在第一或第二固定板上的第二滑槽中并可沿该第二滑槽的长度方向进行滑动。优选的是，所述超声波焊接机构包括顺次连接的换能器、焊接传递转换器、变幅杆和焊接模具。优选的是，所述换能器水平放置，以产生水平的机械振动；并且，所述焊接传递转换器为十字型的连接件，所述换能器和变幅杆分连连接于该焊接传递转换器的夹角为直角的两端。优选的是，所述焊接模具的宽度大于超声波波长的1/4。本发明的另一个目的在于提供所述动力电池电极超声波纵向焊接装置的工作方法,该工作方法包括， 步骤一调节超声波焊接压力至0. ro. 8MPa范围内；调节超声波焊接最佳时长至0. 01 2s范围内；调节超声波频率至15 40KHz范围内；并且调节输入电功率至70(T20000W范围内；步骤二 将待焊接的动力电池的单层或多层极片与极耳所组成的多层金属片叠放于焊接底座上；步骤三所述驱动装置驱动超声波焊接机构向下移动，使焊接模具抵于所述焊接底座上的多层金属片上；以及，步骤四启动所述超声波焊接机构，对所述多层金属片的上表面进行高频振动；同步地，操纵所述驱动装置，使其驱动所述超声波焊接机构纵向向下移动，以对多层金属片的上表面进行施压，以实施焊接。所述的动力电池电极超声波纵向焊接装置的工作方法，其特征在于包括，步骤一调节超声波焊接压力至0. ro. 8MPa范围内；调节超声波焊接最佳时长至0. 01 2s范围内；调节超声波频率至15 40KHz范围内；并且调节输入电功率至70(T20000W范围内；步骤二 将待焊接的动力电池的单层或多层极片与极耳所组成的多层金属片叠放于焊接底座上；步骤三所述驱动装置驱动超声波焊接机构向下移动，使焊接模具抵于所述焊接底座上的多层金属片上；以及，步骤四启动所述超声波焊接机构，对所述多层金属片的上表面进行高频振动；同步地，操纵所述驱动装置，使其驱动所述超声波焊接机构纵向向下移动，以对多层金属片的上表面进行施压，以实施焊接。优选的是，所述驱动装置驱动超声波焊接机构移动的方法为，驱动所述气缸，固连于气缸输出端的驱动板移动，由于与水平方向具有一定夹角的第一滑槽的限制作用，所述第一滑块被迫在第一滑槽内进行滑动，从而带动移动背板的上下移动，即带动固定于移动背板上的超声波焊接机构上下移动；同时与移动背板固连的第二滑块也在第二滑槽中进行滑动，以保证移动组件和超声波焊接机构的移动过程中的稳定性。本发明的有益效果在于，应用所述动力电池电极超声波纵向焊接装置及其工作方法，可实现一层至一百多层的单面或双面焊的动力电池极片与极耳的焊接要求。
图I示出了本发明所述的动力电池电极超声波纵向焊接装置的整体结构示意图。图2示出了图I中所示的超声波焊接机构的结构示意图。图3示出了图I中所示的整体结构示意图的前视图。图4示出了图I中所示的整体结构示意图的左视图。图5示出了图I中所示的整体结构示意图的俯视图。 图6示出了图I中所示整体结构中的驱动装置和移动组件连接示意图。图7示出了图6所示的连接示意图的正视图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。如图1、3、4和5所示，所述动力电池电极超声波纵向焊接装置，包括保护外罩1，以及均设置于所述保护外罩I内的驱动装置、超声波焊接机构4、焊接底座6、底座7和垂直安装于底座7上的安装板3。其中，所述驱动装置与超声波焊接机构4配合连接，以带动该超声波焊接机构4上下移动，且固装于底座7上的所述焊接底座6设置于该超声波焊接机构4的下方。其中，所述超声波焊接机构4固定安装于一移动组件5上，所述驱动装置与该移动组件5配合连接，以驱动移动组件5上下移动。如图6和图7所示，具体地，所述安装板3上背向超声波焊接机构4的方向凸设两块彼此平行的第一固定板31和第二固定板32。所述移动组件5包括一移动背板51，所述超声波焊接机构4固装于移动背板51的一侧；所述移动背板51固装有超声波焊接装置的另一侧凸设有一第一滑块511 ;所述移动背板51与安装板3配合连接。所述驱动装置包括气缸2和通过固连于气缸2输出端的驱动板21，所述驱动板21沿水平方向顺次贯穿第二固定板32和第一固定板31 ;并且，在所述驱动板21上开设有一第一滑槽211，所述第一滑块511嵌于所述第一滑槽211内并可沿第一滑槽211的长度方向进行滑动，所述第一滑槽211与水平方向具有夹角，以保证第一滑块511在第一滑槽211内进行滑动的过程中纵向位移发生变化。为保证所述移动组件5及与其固连的超声波焊接机构4移动过程中的稳定性，所述移动组件5还包括一第二滑块52，所述第二滑块52通过一连接部(附图中未示出)与移动背板51固连；并且，所述第二滑块52的一另一端嵌于设置在第一固定板31或第二固定板32上的第二滑槽321中并可沿该第二滑槽321的长度方向进行滑动。另外，所述超声波焊接机构4包括顺次连接的换能器41、焊接传递转换器42、变幅杆43和焊接模具44，所述焊接底座6设置于该超声波焊接机构4的焊接模具44的下方。其中，所述换能器41水平放置，以产生水平的机械振动；并且，所述焊接传递转换器42为十字型的连接件，所述换能器41和变幅杆43分连连接于该焊接传递转换器42的夹角为直角的两端，以使换能器41进行弯曲振动，从而使换能器41输出的横向振动弯曲后转换为纵向振动。并且，所述焊接模具44的宽度大于超声波波长的1/4。所述动力电池电极超声波纵向焊接装置的工作方法，包括以下步骤，
步骤一调节超声波焊接压力至0. ro. 8MPa范围内；调节超声波焊接最佳时长至0. 01 2s范围内；调节超声波频率至15 40KHz范围内；并且调节输入电功率至70(T20000W范围内；步骤二 将待焊接的动力电池的单层或多层极片与极耳所组成的多层金属片叠放于焊接底座76上；步骤三所述驱动装置驱动超声波焊接机构4向下移动，使焊接模具44抵于所述焊接底座6上的多层金属片上；以及，步骤四启动所述超声波焊接机构4，对所述多层金属片的上表面进行高频振动；同步地，操纵所述驱动装置，使其驱动所述超声波焊接机构4纵向向下移动，以对多层金属片的上表面进行施压，以实施焊接。上述步骤三中，所述驱动装置驱动超声波焊接机构4移动的方法为，驱动所述气缸2,固连于气缸2输出端的驱动板21移动，由于与水平方向具有一定夹角的第一滑槽211的限制作用，所述第一滑块511被迫在第一滑槽211内进行滑动，从而带动移动背板51的上下移动，即带动固定于移动背板51上的超声波焊接机构4上下移动；同时与移动背板51固连的第二滑块52也在第二滑槽321中进行滑动，以保证移动组件5和超声波焊接机构4的移动过程中的稳定性。综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。权利要求
1.一种动カ电池电极超声波纵向焊接装置，其特征在于所述焊接装置包括驱动装置、超声波焊接机构、焊接底座、底座和垂直安装于底座上的安装板；其中，所述驱动装置与超声波焊接机构配合连接，以带动该超声波焊接机构上下移动，且固装于底座上的所述焊接底座设置于该超声波焊接机构的下方。
2.根据权利要求I所述的动力电池电极超声波纵向焊接装置，其特征在于所述超声波焊接机构固定安装于ー移动组件上，所述驱动装置与该移动组件配合连接，以驱动移动组件上下移动。
3.根据权利要求2所述的动力电池电极超声波纵向焊接装置，其特征在于 所述安装板上背向超声波焊接机构的方向凸设两块彼此平行的第一固定板和第二固定板； 所述移动组件包括一移动背板，所述超声波焊接机构固装于移动背板的ー侧；所述移动背板固装有超声波焊接装置的另ー侧凸设有一第一滑块；所述移动背板与安装板配合连接；并且， 所述驱动装置包括气缸和固连于气缸输出端的驱动板，所述驱动板沿水平方向顺次贯穿第二固定板和第一固定板；并且，在所述驱动板上开设有一第一滑槽，所述第一滑块嵌于所述第一滑槽内并可沿第一滑槽的长度方向进行滑动，所述第一滑槽与水平方向具有夹角。
4.根据权利要求3所述的动力电池电极超声波纵向焊接装置，其特征在于所述移动组件还包括一第二滑块，所述第二滑块通过一连接部与移动背板固连；并且，所述第二滑块的ー另一端嵌于设置在第一或第二固定板上的第二滑槽中并可沿该第二滑槽的长度方向进行滑动。
5.根据权利要求I至4中任意一项所述的动カ电池电极超声波纵向焊接装置，其特征在干所述超声波焊接机构包括顺次连接的换能器、焊接传递转换器、变幅杆和焊接模具。
6.根据权利要求5所述的动力电池电极超声波纵向焊接装置，其特征在于所述换能器水平放置，以产生水平的机械振动；并且，所述焊接传递转换器为十字型的连接件，所述换能器和变幅杆分连连接于该焊接传递转换器的夹角为直角的两端。
7.根据权利要求5所述的动力电池电极超声波纵向焊接装置，其特征在于所述焊接模具的宽度大于超声波波长的1/4。
8.根据权利要求7所述的动力电池电极超声波纵向焊接装置的工作方法，其特征在于包括， 步骤ー调节超声波焊接压力至O. Γ0. 8MPa范围内；调节超声波焊接最佳时长至O.0Γ28范围内；调节超声波频率至15 40KHz范围内；并且调节输入电功率至70(T20000W范围内； 步骤ニ将待焊接的动カ电池的单层或多层极片与极耳所组成的多层金属片叠放于焊接底座上； 步骤三所述驱动装置驱动超声波焊接机构向下移动，使焊接模具抵于所述焊接底座上的多层金属片上；以及， 步骤四启动所述超声波焊接机构，对所述多层金属片的上表面进行高频振动；同步地，操纵所述驱动装置，使其驱动所述超声波焊接机构纵向向下移动，以对多层金属片的上表面进行施压，以实施焊接。
9.根据权利要求8所述的动力电池电极超声波纵向焊接装置的工作方法，其特征在于所述驱动装置驱动超声波焊接机构移动的方法为，驱动所述气缸，固连于气缸输出端的驱动板移动，由干与水平方向具有一定夹角的第一滑槽的限制作用，所述第一滑块被迫在 第一滑槽内进行滑动，从而带动移动背板的上下移动，即带动固定于移动背板上的超声波焊接机构上下移动；同时与移动背板固连的第二滑块也在第二滑槽中进行滑动，以保证移动组件和超声波焊接机构的移动过程中的稳定性。
全文摘要
本发明公开了一种动力电池电极超声波纵向焊接装置及其工作方法，所述动力电池电极超声波纵向焊接装置包括驱动装置、超声波焊接机构、焊接底座、底座和垂直安装于底座上的安装板；其中，所述驱动装置与超声波焊接机构配合连接，以带动该超声波焊接机构上下移动，且固装于底座上的所述焊接底座设置于该超声波焊接机构的下方。所述超声波焊接机构固定安装于一移动组件上，所述驱动装置与该移动组件配合连接，以驱动移动组件上下移动。应用所述动力电池电极超声波纵向焊接装置及其工作方法，可实现一层至一百多层的单面或双面焊的动力电池极片与极耳的焊接要求。
文档编号B23K20/10GK102672339SQ20121016726
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者雷广伟 申请人:雷广伟