CN219779053U - 动力电池动态装配系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了动力电池动态装配系统，该装配系统包括主输送线、入壳输送线和焊接输送线，主输送线与所述入壳输送线之间存在相互平行的入壳段，所述运输载具和所述入壳工装进入所述入壳段时位置相对且同速同向运动；所述主输送线与所述焊接输送线之间存在相互平行的焊接段，所述运输载具和所述焊接工装进入所述焊接段时位置相对且同速同向运动。运输载具在入壳段时与入壳工装保持同速，因此入壳工装与电芯相对静止，方便执行入壳动作；同时运输载具在焊接段与焊接工装也保持同速，则电池与焊接工装保持同速，也方便夹紧定位、上保护盖，保障焊接顺利进行，且入壳和焊接时电芯均保持运动状态，整个产线处于动态，加工流转效率较高。

Description

动力电池动态装配系统

技术领域

本实用新型涉及锂电池加工生产技术领域，尤其涉及动力电池动态装配系统。

背景技术

锂离子电池是近年来较为火热的领域，其加工工艺和加工设备也不断推陈出新，使得目前加工生产得到的锂电池质量不断提升。其中以方形叠片电池为例，加工时需要经过很多道工序，特别在装配阶段时，需要将AB两瓣电芯合芯后固定焊接于顶盖上，随后再将铝壳套入完成入壳和压装，最后再对顶盖与铝壳之间进行焊接，从而完成整个电池的装配。

现有技术中针对上述的入壳、压装及顶盖焊接提出有很多相关方案，如常见的入壳机、顶盖焊接机等，大多均为独立的工位和设备，通过机械手或人工将电池相关配件送至入壳工位后，将电芯顶入铝壳内，或将铝壳套入电芯内，完成入壳后，再通过机械手或人工将电池转运至焊接工位，将电池压紧固定后，焊头沿焊接路径进行焊接。最后再进行下料得到一个完成装配的方形电池。

虽然现在市场上入壳机和焊接机的种类繁多功能丰富，但是基本都按照上述的原理进行，即进行入壳和焊接时，装载电芯或电池的治具是处于静止状态的，而且完成各自操作后还需要进行转运移载，甚至需要更换不同的治具，整个过程复杂、生产周期较长。

实用新型内容

为了解决现有技术中的缺陷，本实用新型提出动力电池动态装配系统。

本实用新型采用的技术方案是，动力电池动态装配系统，包括，

主输送线，所述主输送线上设有运输载具，所述运输载具受驱沿所述主输送线运动；

入壳输送线，所述入壳输送线上设有入壳工装，所述入壳工装内固定有铝壳，且所述入壳工装受驱沿所述入壳输送线运动；

焊接输送线，所述焊接输送线上设有焊接工装，所述焊接工装受驱沿所述焊接输送线运动；

所述主输送线与所述入壳输送线之间存在相互平行的入壳段，所述运输载具和所述入壳工装进入所述入壳段时位置相对且同速同向运动；所述主输送线与所述焊接输送线之间存在相互平行的焊接段，所述运输载具和所述焊接工装进入所述焊接段时位置相对且同速同向运动。

优选的，所述入壳工装包括：

电芯夹持对位机构，用于夹持电芯；

铝壳夹持对位机构，用于夹持铝壳并使铝壳与电芯对位；

驱动机构，驱动所述电芯夹持对位机构和铝壳夹持对位机构同步执行夹持动作；

导向机构，所述导向机构用于引导所述电芯夹持对位机构和铝壳夹持对位机构滑动以带动所述电芯和铝壳相向靠近；

入壳机构，用于拿取铝壳并套入电芯上。

优选的，所述导向机构包括固定支架和活动支架，所述活动支架以从所述铝壳夹持对位机构到所述电芯夹持对位机构的方向滑动设置在所述固定支架上，所述固定支架滑动约束于所述入壳输送线上；

所述入壳机构固定于所述固定支架上；

所述电芯夹持对位机构、铝壳夹持对位机构和驱动机构设置于所述活动支架上。

优选的，所述活动支架同步带动所述铝壳夹持对位机构滑动，且所述导向机构还包括连接所述电芯夹持对位机构的第一导向组件和连接所述铝壳夹持对位机构的第二导向组件，所述第一导向组件和第二导向组件滑动连接用以配合所述电芯和铝壳相向靠近。

优选的，所述入壳输送线上设有入壳导向轨，所述入壳导向轨包括第一水平段、第二水平段以及连接从所述第一水平段到第二水平段之间的第一过渡段，所述第一水平段水平高度高于所述第二水平段；

所述入壳工装包括安装在所述入壳导向轨上的入壳滑轮，所述入壳滑轮与所述活动支架连接，电芯进入所述入壳段内时位于所述入壳输送线的下方且所述电芯在所述第二水平段中送入铝壳中。

优选的，所述第一过渡段呈阶梯状，所述第一过渡段包括依次连接的第一下斜段、第三水平段以及第二下斜段，在所述第一下斜段中所述铝壳与所述电芯上下对位，在所述第三水平段中，电芯夹持对位机构和铝壳夹持对位机构同时对铝壳和电芯进行夹持定位，在所述第二下斜段中，所述铝壳套入所述电芯。

优选的，所述焊接工装包括：

保护盖，

升降电机，使所述保护盖与电芯上的顶盖互相靠近，所述保护盖用于将所述顶盖上的非焊接区域覆盖。

优选的，所述焊接工装还包括承托爪，所述升降电机与所述承托爪连接，所述升降电机驱动所述承托爪上升时，所述承托爪托起所述电芯直至与所述保护盖抵紧。

优选的，所述焊接工装包括固定框和活动框，所述固定框滑动限位于所述焊接输送线上，所述活动框滑动连接于所述固定框上，且当所述活动框向靠近所述电芯的方向产生滑动时，所述承托爪插入所述电芯的下方。

优选的，所述固定框滑动约束于所述焊接输送线上，所述焊接输送线还设有焊接导向轨，所述活动框上设有导轮，所述导轮滚动配合于所述焊接导向轨中，所述焊接导向轨包括第一焊接水平段、第二焊接水平段、以及连接所述第一焊接水平段和第二焊接水平段的第一焊接倾斜段，所述活动框在所述第一焊接倾斜段中产生向所述电芯靠近的滑动。

优选的，还包括压装输送线和压装工装，所述压装输送线上设有夹紧工装，所述夹紧工装受驱滑动于所述压装输送线上，且所述压装输送线与所述主输送线之间具有相互平行的压装段，所述运输载具和所述夹紧工装进入所述压装段时位置相对且同速同向运动。

优选的，所述压装工装包括同步驱动件及压装件，所述压装件具有用于压装铝壳的压装面，所述同步驱动件用于驱动所述压装件运动，以使得所述压装面以运输载具的输送速度运动；及

升降组件，用于驱动所述同步驱动件沿与所述输送速度的方向垂直的方向往复运动。

优选的，所述夹紧工装包括：

第一夹持组件，包括第一驱动件及第一夹紧件，所述第一驱动件用于驱动所述第一夹紧件沿第一直线方向开合；

第二夹持组件，包括第二驱动件及第二夹紧件，所述第二驱动件与所述第一夹紧件连接，用于驱动所述第二夹紧件沿垂直于第一直线方向的第二直线方向开合；

第三夹持组件，包括第三驱动件及第三夹紧件，所述第三驱动件与所述第二夹紧件连接，用于驱动所述第三夹紧件沿第三直线方向开合，所述第三直线方向、所述第一直线和所述第二直线方向相互垂直。

优选的，所述主输送线、入壳输送线、焊接输送线和压装输送线均为磁驱环形线，所述磁驱环形线均包括磁驱定子、磁驱动子和环形导轨，所述磁驱动子滑动连接于所述环形导轨的下方。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、运输载具在主输送线上一直进行流转循环，执行入壳、焊接等加工工序时也不需要停止，保证了动态的加工方式，极大的提高了整体的生产效率，而且也使得整体回转流畅有序，减少了间歇式停止而带来的多种停止、启动及配合的控制问题；

2、入壳工装利用入壳导向轨实现竖直方向上的升降，从而完成与电芯之间的套接和脱离，并在同速的状态下进行入壳操作，整个过程流畅自然，无需对入壳工装设置额外的顶升装置，降低了结构的重量和成本，而且入壳工装也在入壳输送线上进行循环，与电芯达到动态同步的效果，入壳效率极高；

3、入壳工装整体机构设计巧妙，采用驱动机构可以同步驱动电芯夹持对位机构和铝壳夹持对位机构执行夹持动作，既能够节省一个动力源，而且也有利于电芯和铝壳在竖直方向上的对位，保证了后续入壳的精度；而电芯夹持对位机构和铝壳夹持对位机构在竖直方向上又可以相互靠近和远离，使得电芯和铝壳在被限位约束的状态下进行初步入壳，保证了入壳的质量；

4、焊接工装上设置的保护盖可以在焊接时对顶盖进行保护，减少焊接对电池造成不良的影响；再配合承托爪和升降电机则可以将整个电池夹紧，有利于保障焊接的质量，而且承托爪将整个电池从运输载具上托起，此时电池与运输载具之间不再具有动力传递的影响，即电池的运输完全依靠焊接工装的前进，从而焊头机构进行焊接时，只需要控制焊接轨迹与焊接工装之间的运动保持同步即可，不再需要考虑运输载具的运动速度，极大简化了焊接时的控制难度，有利于提高焊接质量；

5、焊接时的焊头机构采用激光飞行焊技术，可以在焊头机构固定不动的前提下，配合电芯的运动状态，完成焊接；

6、压装工装和夹紧工装配合完成压装动作，即将铝壳和电芯之间的装配分解为前后衔接的两个步骤，包括入壳和压装两部分，在前一步的入壳过程中，已经使得铝壳与电芯之间形成了精确的定位和预入壳，而后一步的夹紧工装则全程使铝壳与电芯之间保持压紧状态，压装工装则利用同步驱动件带动压装件运动，对铝壳实现了动态压装的效果，既能够减少对铝壳本体的摩擦，又能够在不停机的前提下保证运输载具的正常流转，提升了整个生产线的生产效率；

7、主输送线、入壳输送线、焊接输送线和压装输送线均为磁驱环形线，整体输送平稳，而且循环流转速度可控，在不同区域可以实现不同的驱动速度、对不同的驱动对象也可以进行独立控制，实现多功能的流转要求，符合弹性加工的期待。

附图说明

下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是入壳输送线的结构示意图；

图3是入壳工装和入壳导向轨的结构示意图；

图4是入壳工装的等轴视图；

图5是入壳工装仰角的轴视图；

图6是焊接输送线的结构示意图；

图7是焊接工装和焊接导向轨之间的结构示意图；

图8是焊接工装和焊接导向轨的等轴视图；

图9是压装输送线的整体结构示意图；

图10是压装输送线的部分结构示意图；

图11是夹紧工装的结构示意图。

10、主输送线；11、运输载具；12、顶盖；13、铝壳；14、电芯；

20、入壳输送线；201、入壳导向轨；202、第一水平段；203、第二水平段；204、第一过渡段；2041、第一下斜段；2042、第三水平段；2043、第二下斜段；205、第二过渡段；21、入壳工装；22、电芯夹持对位机构；23、铝壳夹持对位机构；24、驱动机构；25、导向机构；251、固定支架；252、活动支架；253、第一导向组件；254、第二导向组件；26、入壳机构；261、入壳电机；262、吸嘴；27、入壳滑轮；28、套筒；29、拉杆；291、支撑轮；

30、压装输送线；31、压装工装；32、夹紧工装；321、顶升电机；322、安装框架；33、同步驱动件；34、压装件；35、升降组件；36、第一夹持组件；361、第一驱动件；362、第一夹紧件；37、第二夹持组件；371、第二驱动件；372、第二夹紧件；38、第三夹持组件；381、第三驱动件；382、第三夹紧件；39、翻转电机；

40、焊接输送线；41、焊接工装；42、保护盖；43、升降电机；44、承托爪；45、固定框；46、活动框；47、焊接导向轨；471、第一焊接水平段；472、第二焊接水平段；473、第一焊接倾斜段；48、焊头机构；

50、入壳段；51、压装段；52、焊接段；53、电池。

具体实施方式

锂电池加工在装配阶段需要经过很多道工序，本实用新型主要围绕锂电池从电芯和顶盖的投料、合芯、入壳、压装、预焊、到焊接等主要过程进行说明，其目的主要针对现有技术中锂电池在经过上述多个工序时需要停机操作、多次转运的问题，但是本实用新型的构思并不一定仅仅围绕锂电池生产中的入壳、压装和焊接这三个工位的设计，也可以应用到更广泛的生产环境中，以下仅仅为了方便说明和理解，以锂电池为示例。

一种动力电池动态装配系统，在一个实施例中，如图1所示，其包括主输送线10、入壳输送线20和焊接输送线40。

其中，如图1所示，主输送线10上设有运输载具11，所述运输载具11受驱沿所述主输送线10运动；入壳输送线20上设有入壳工装21，所述入壳工装21内固定有铝壳13，且所述入壳工装21受驱沿所述入壳输送线20运动；如图6所示，焊接输送线40上设有焊接工装41，所述焊接工装41受驱沿所述焊接输送线40运动。

而且，如图1所示，主输送线10与所述入壳输送线20之间存在相互平行的入壳段50，所述运输载具11和所述入壳工装21进入所述入壳段50时位置相对且同速同向运动；所述主输送线10与所述焊接输送线40之间存在相互平行的焊接段52，所述运输载具11和所述焊接工装41进入所述焊接段52时位置相对且同速同向运动。

由于在入壳段50中，运输载具11中固定的电芯14与入壳工装21之间的速度相同且运动方向相同，因此二者之间形成相对静止的状态，此时入壳工装21对铝壳13和电芯14执行入壳动作，不会受到运输载具11一直运动的影响，可以顺利的将铝壳13和电芯14套合，而且二者之间也不会产生严重的磨损。同样的，由于在焊接段52中，运输在距中固定的电池53和焊接工装41之间的速度相同且运动方向相同，因此二者之间也形成了相对静止的状态，此时焊接工装41对电池53进行夹紧和定位，方便焊头机构48进行焊接操作，也不会受到运输载具11一直运动的影响。

在一个实施例中，如图1-5所示，入壳工装21包括电芯夹持对位机构22，用于夹持电芯14；铝壳夹持对位机构23，用于夹持铝壳13并使铝壳13与电芯14对位；驱动机构24，驱动所述电芯夹持对位机构22和铝壳夹持对位机构23同步执行夹持动作；导向机构25，所述导向机构25用于引导所述电芯夹持对位机构22和铝壳夹持对位机构23滑动以带动所述电芯14和铝壳13相向靠近；入壳机构26，用于拿取铝壳13并套入电芯14上。

其中，导向机构25包括固定支架251和活动支架252，所述活动支架252以从所述铝壳夹持对位机构23到所述电芯夹持对位机构22的方向滑动设置在所述固定支架251上，所述固定支架251滑动约束于所述入壳输送线20上；所述入壳机构26固定于所述固定支架251上；所述电芯夹持对位机构22、铝壳夹持对位机构23和驱动机构24设置于所述活动支架252上。

活动支架252同步带动所述铝壳夹持对位机构23滑动，且所述导向机构25还包括连接所述电芯夹持对位机构22的第一导向组件253和连接所述铝壳夹持对位机构23的第二导向组件254，所述第一导向组件253和第二导向组件254滑动连接用以配合所述电芯14和铝壳13相向靠近。

因此，当铝壳夹持对位机构23和电芯夹持对位机构22分别将铝壳13和电芯14对中夹紧后，此时铝壳13处于电芯14的正上方，随后活动支架252同步带动所述铝壳夹持对位机构23向下滑动，而电芯夹持对位机构22则保持夹持状态不动，从而完成铝壳13与电芯14之间的套入，完成入壳动作。

在一个实施例中，入壳工装21的活动支架252的升降驱动机构24是固定在固定支架251上的气缸或电机。

在另一个实施例中，如图1-5所示，入壳输送线20为磁驱环形线，其包括磁驱定子、磁驱动子和环形的入壳导向轨201，入壳导向轨201包括第一水平段202、第二水平段203以及连接从所述第一水平段202到第二水平段203之间的第一过渡段204，所述第一水平段202水平高度高于所述第二水平段203；所述入壳工装21包括安装在所述入壳导向轨201上的入壳滑轮27，所述入壳滑轮27与所述活动支架252连接，电芯14进入所述入壳段50内时位于所述入壳输送线20的下方且所述电芯14在所述第二水平段203中送入铝壳13中。

第一过渡段204呈阶梯状，所述第一过渡段204包括依次连接的第一下斜段2041、第三水平段2042以及第二下斜段2043，在所述第一下斜段2041中所述铝壳13与所述电芯14上下对位，在所述第三水平段2042中，电芯夹持对位机构22和铝壳夹持对位机构23同时对铝壳13和电芯14进行夹持定位，在所述第二下斜段2043中，所述铝壳13套入所述电芯14。

在一个实施例中，固定支架251与磁驱动子固定连接，而活动支架252则竖直滑动连接于固定支架251上，且活动支架252通过入壳滑轮27滚动配合于入壳导向轨201内，这样在磁驱定子的磁力驱动下，磁驱动子受驱沿环形的入壳导向轨201的底部进行滑动流转，并带动活动支架252和固定支架251也做环形运动。

其中，当入壳工装21运动至入壳段50时，即与主输送线10相平行的一段，此时运输载具11位于入壳工装21的正下方，且铝壳13被预先吸附于入壳机构26上，该入壳机构26包括固定在固定支架251上的入壳电机261和吸嘴262，即铝壳13被吸附于一组或多组吸嘴262上，此时活动支架252的入壳滑轮27位于第一水平段202内。

随着磁驱动子的继续运动，入壳滑轮27进入第一过渡段204中，且先进入第一下斜段2041，此时整个活动支架252向下下降第一段位移，随后入壳滑轮27进入第三水平段2042中，在该第一段位移中，铝壳夹持对位机构23和电芯夹持对位机构22与活动支架252同步下降，并分别位于铝壳13和电芯14的两侧，并在第三水平段2042中，驱动机构24启动，驱使铝壳夹持对位机构23和电芯夹持对位机构22同步水平运动，将铝壳13和电芯14对中并夹紧，为后续入壳做好精确对位的准备。

磁驱动子带动入壳滑轮27从第三水平段2042运动至第二下斜段2043，此时活动支架252向下运动第二段位移，而且入壳电机261也驱动吸嘴262同步向下运动第二段位移的距离，但是由于铝壳夹持对位机构23和电芯夹持对位机构22之间有第一导向组件253和第二导向组件254的滑动配合，因此此次活动支架252的下降只会带动铝壳夹持对位机构23同步下降，而电芯夹持对位机构22则保持对电芯14的夹紧状态不产生运动。在该第二段位移中，铝壳13的一部分套入电芯14上，即铝壳13与电芯14之间已经完成预入壳的操作，二者之间的位置相对明确，满足后续的入壳及压装的要求。

入壳滑轮27脱离第二下斜段2043后会进入第二水平段203，此时驱动机构24解除对铝壳夹持对位机构23和电芯夹持对位机构22的动力，使得铝壳夹持对位机构23和电芯夹持对位机构22复位并松开铝壳13和电芯14，此时入壳电机261启动，让吸嘴262推动铝壳13继续下降，直至铝壳13与电芯14完成入壳。随后，入壳滑轮27进入倾斜向上的第二过渡段205，即带动整个活动支架252从第二水平段203进入第一水平段202的另一端中，并在该第二过渡段205中，整个活动支架252不断提升，使得铝壳夹持对位机构23和电芯夹持对位机构22最终与电芯14和铝壳13在竖直方向上脱离。直至此时，入壳工装21和运输载具11均运动到入壳段50的端点处，随后入壳工装21在第一水平段202中进行循环回流，而运输载具则沿着主输送线10继续向前流转。

需要说明的是，在上述实施例中，铝壳夹持对位机构23和电芯夹持对位机构22之间发生滑动时，电芯夹持对位机构22是保持不动的，即只有铝壳夹持对位机构23是被活动支架252带动向下运动完成预入壳的操作，在该实施例中，电芯夹持对位机构22不会被带动同步向下，因此就不会对电芯14的外表面产生磨损，有利于保持电芯14的质量。

而至于电芯夹持对位机构22是如何保持固定，在一个实施例中，可以仅仅依靠其对电芯14夹持而产生的静摩擦力；在另一个实施例中，还可以是在固定支架251上设置有固定的套筒28，套筒28中滑动限位有拉杆29，拉杆29的底部设置有支撑轮291，而电芯夹持对位机构22远离电芯14的一端则滑动支承于该支撑轮291上。设置该拉杆29和支撑轮291，使得电芯夹持对位机构22在进行水平方向的开合时，能够较为稳定，同时在电芯夹持对位机构22经过第一段位移后，拉杆29即将电芯夹持对位机构22拉住，使其无法再下降，从而在随后活动支架252的第二段位移中，电芯夹持对位机构22不会继续下降。

在一个实施例中，铝壳夹持对位机构23和电芯夹持对位机构22均是一对夹持板，而夹持板的形状、材质甚至具体的结构，都可以根据实际的电芯14和铝壳13需求进行设计和改动。

在一个实施例中，如图2-5所示，入壳工装21共计设置有两对铝壳夹持对位机构23和两对电芯夹持对位机构22，共计四对夹持对位机构，分别位于电芯14和铝壳13的四周，让电芯14和铝壳13进行对中时不仅可以左右对中，前后也实现对中，当然在该实施例中驱动机构24需要设置四个，即每一个驱动机构24单独驱动处于同一侧且上下分布的一个铝壳夹持对位机构23和一个电芯夹持对位机构22。

在一个实施例中，如图1和6-8所示，焊接工装41包括保护盖42和升降电机43，保护盖42用于将所述顶盖12上的非焊接区域覆盖，升降电机43则使所述保护盖42与电芯14上的顶盖12互相靠近。

一个实施例中，焊接工装41还包括承托爪44，所述升降电机43与所述承托爪44连接，所述升降电机43驱动所述承托爪44上升时，所述承托爪44托起所述电芯14直至与所述保护盖42抵紧，此时保护盖42将电芯14上的顶盖12覆盖，只留出顶盖12与铝壳13之间形成的一圈缝隙。

具体地，在该实施例中，焊接工装41包括固定框45和活动框46，所述固定框45滑动限位于所述焊接输送线40上，所述活动框46滑动连接于所述固定框45上，且当所述活动框46向靠近所述电芯14的方向产生滑动时，所述承托爪44插入所述电芯14的下方。

焊接输送线40为磁驱环形线，如图1和6-8所示，其包括磁驱定子、磁驱动子和环形的焊接导向轨47，固定框45与磁驱动子固定连接，并在磁驱定子的驱动下做环形回转运动。焊接导向轨47包括第一焊接水平段471、第二焊接水平段472、以及连接所述第一焊接水平段471和第二焊接水平段472的第一焊接倾斜段473，所述活动框46在所述第一焊接倾斜段473中产生向所述电芯14靠近的滑动，即第一焊接水平段471、第二焊接水平段472是处于同一水平面上的两段导向轨，而第二焊接水平段472更靠近主输送线10，且第二焊接水平段472也处于焊接段52中。活动框46通过导轮滚动于焊接导向轨47中，且当导轮位于第一焊接水平段471中时，活动框46和承托爪44处于远离主输送线10的状态，而当导轮位于第二焊接水平段472中时，活动框46和承托爪44处于靠近主输送线10的状态，此时承托爪44伸入电池53的底部。

在该实施例中，在主输送线10的焊接段52上还固定有焊头机构48，该焊头机构48正对焊接段52，且输送载具运输电池53经过该焊头机构48时，焊头机构48执行焊接动作，将顶盖12与铝壳13焊接固定。

在一个实施例中，焊头机构48采用激光焊头，并采用激光飞行焊技术，从而提高电池53运动状态中进行焊接的精度，确保焊接质量符合要求。而且，在一个实施例中，焊头机构48具有多组，如包括前后分布的两个负责焊接长边的焊头激光，即分别焊接电池53的左右两侧的长边，并在下游工位处安装有一对负责焊接短边的焊头机构48，同时对电池53两侧的两个短边进行焊接，即可完成对电芯14和顶盖12之间的焊接。

且在该实施例中，保护盖42配合承托爪44和升降电机43可以将整个电池53夹紧，有利于保障焊接的质量，而且承托爪44将整个电池53从运输载具11上托起，此时电池53与运输载具11之间不再具有动力传递的影响，即电池53的运输完全依靠焊接工装41的前进，从而焊头机构48进行焊接时，只需要控制焊接轨迹与焊接工装41之间的运动保持同步即可，不再需要考虑运输载具11的运动速度，极大简化了焊接时的控制难度，有利于提高焊接质量。

在一个实施例中，焊头机构48还包括焊头输送线，该焊头输送线也采用磁驱环形线，焊头机构48固定安装在焊头输送线的磁驱动子上，可以沿着环形的导轨进行流转。且焊头机构48在进入焊接段52时，焊头机构48的运动速度也与运输治具保持相同，从而焊头机构48与电池53之间也保持相对静止的状态，方便进行焊接。

在一个实施例中，如图1和9-11所示，动力电池53动态装配系统还包括有压装输送线30和压装工装31，所述压装输送线30上设有夹紧工装32，所述夹紧工装32受驱滑动于所述压装输送线30上，且所述压装输送线30与所述主输送线10之间具有相互平行的压装段51，所述运输载具11和所述夹紧工装32进入所述压装段51时位置相对且同速同向运动。

该压装输送线30和压装工装31处于入壳输送线20的下游，并位于焊接输送线40的上游，即电芯14和铝壳13在入壳输送线20处只完成了入壳动作，而铝壳13和电芯14及顶盖12之间还并没有完全扣合，仍处于较为松弛的状态，从而需要在压装输送线30处完成铝壳13与电芯14之间的扣合压紧，才能为后续的焊接提供作业前提。

压装工装31包括同步驱动件33及压装件34，所述压装件34具有用于压装铝壳13的压装面，所述同步驱动件33用于驱动所述压装件34运动，以使得所述压装面以运输载具11的输送速度运动；且压装工装31还包括一个升降组件，用于驱动所述同步驱动件沿与所述输送速度的方向垂直的方向往复运动，即让压装件34进行升降。

在一个实施例中，如图9-11所示，压装件34采用多个转动辊和同步带，同步驱动件33采用马达并与其中一个转动辊动力连接，进而带动同步带以运输载具11的流转速度进行转动，且该同步带的外表面即为压装面，由于压装面与电芯14及铝壳13的运输速度相同，因此二者之间形成相对静止的状态，此时升降组件35驱动压装件34下压直至将铝壳13完全扣入电芯14和顶盖12底部，完成压装动作，整个过程中，电池53不需要停止，也不会对铝壳13的上表面产生磨损。

在一个实施例中，压装件34还可以采用直径较大的辊结构，在同步驱动件33的带动下发生转动，并在升降组件35的带动下实施下压动作。

其中，升降组件35采用气缸、电缸、直线电机、凸轮机构等均可。

由于电芯14和铝壳13在入壳输送线20中完成了入壳动作，而夹紧工装32则是起到将电芯14和铝壳13夹紧定位、保持相对位置的作用，既能够保证压装工装31的直接下压、避免下压时产生错位等情况，也能够在压装完成后继续保持电芯14和铝壳13之间的位置关系，防止铝壳13反弹，保证后续焊接时的质量。

在一个实施例中，如图9-11所示，夹紧工装32包括：

第一夹持组件36，包括第一驱动件361及第一夹紧件362，所述第一驱动件361用于驱动所述第一夹紧件362沿第一直线方向开合；

第二夹持组件37，包括第二驱动件371即第二夹紧件372，该第二驱动件与第一夹紧件连接，用于驱动所述第二夹紧件372沿垂直于第一直线方向的第二直线方向开合；

第三夹持组件38，包括第三驱动件381及第三夹紧件382，所述第三驱动件381与所述第二夹紧件372连接，用于驱动所述第三夹紧件382沿第三直线方向开合，所述第三直线方向、所述第一直线和所述第二直线方向相互垂直。

在一个实施例中，第一驱动件361、第二驱动件371和第三驱动件381均采用夹爪气缸；第一夹紧件362、第二夹紧件372和第三夹紧件382则均采用一对夹爪。这样设置，三对夹爪的夹紧方向相互垂直，可以在三个维度对电芯14和铝壳13进行居中定位和夹紧，并在压装完成后进一步收缩以保持压装的状态。

在一个实施例中，第三夹紧件382为竖直设置的一对夹爪，用于在竖直方向上将电芯14、顶盖12和铝壳13进行夹紧，既能够方便压装，也可以在压装完成后继续保持压合的状态；第二夹紧件372为沿垂直于运输载具11的输送方向设置的一对夹爪，其可以在电芯14的短边方向上，将电池53整体对中并夹紧；第一夹紧件362为沿运输载具11的输送方向设置的一对夹爪，去可以在电芯14的长边方向上，将电池53整体对中并夹紧。通过这三对夹紧件的设置，让电池53整体从入壳工位处进入压装工位后，能够确保位置的精确程度。同时，三个驱动件也可以分别对三个夹紧件进行开合控制，方便夹紧工装32与电池53之间的套接和脱离。

由于压装输送线30也采用磁驱环形线设置，夹紧工装32包括安装框架322，且安装框架322与该磁驱环形线的磁驱动子固定，在磁驱定子的驱动下，磁驱动子带动安装框架322沿环形导轨进行滑动流转。安装框架322上还固定有顶升电机321，第一驱动件361和第一夹紧件362是固定连接的，而第一驱动件361则竖直滑动配合于该安装框架322上，且顶升电机321的活动端与第一驱动件361固定连接，从而在顶升电机321的驱动下，第一驱动件361和第一夹紧件362是可以沿竖直方向进行升降滑动的。

第二驱动件371与第二夹紧件372是固定连接的，且第二驱动件371固定安装于第一夹紧件362的一个夹爪上，即第一夹紧件362上安装有一对第二夹紧件372，随着第一夹紧件362的开合，一对第二夹紧件372相互靠近或远离；另外，第三驱动件381与第三夹紧件382是固定连接的，且第三驱动件381固定安装于第二夹紧件372的一个夹爪上，即每一个第二夹紧件372上均安装有一对第三夹紧件382。因此，在该实施例中，第一夹紧件362数量为一个，其具体包括一个夹爪气缸和一对夹爪；第二夹紧件372数量为两个，其具体包括两个夹爪气缸和两对夹爪；第三夹紧件382数量为四个，其具体包括四个夹爪气缸和四对夹爪。在顶升电机321的驱动下，所有驱动件和所有夹紧件均同步实现升降，从而夹紧工装32可以从上往下套入电池53的铝壳13上，以便进行后续的多维度夹紧限位。

在一个实施例中，由于进行入壳和压装时，顶盖12是位于底部的，电芯14固定立于顶盖12上，并将铝壳13从上套入电芯14和顶盖12上，因此后续进行焊接时需要将整个电池53进行翻转，否则焊头机构48难以对顶盖12和铝壳13之间的接缝进行焊接，因此夹紧工装32上还设置有翻转机构。

在一个实施例中，一对第二驱动件371均是转动连接于第一夹紧件362的两个夹爪上的，且相对设置，该翻转机构则包括翻转电机39，翻转电机39与一对第二驱动件371中的一个动力连接，用于驱动该第二驱动件371带动其上固定的第二夹紧件372进行转动。当然，翻转电机39可以是通过同步带与该第二驱动件371传动连接，也可以是直驱的形式。

由于两个第二夹紧件372是分别夹紧在电池53的两端的，且保持夹紧的状态，且该两个第二夹紧件372均通过第二驱动件371转动连接于第一夹紧件362的夹爪上，因此当翻转电机39启动后，带动其中一个第二夹紧件372产生转动时，电芯14随之翻转并会带动另一个第二夹紧件372同步产生转动，并在完成翻转后，翻转电机39停止，此时顶盖12位于上端，方便后续的焊接操作。

在一个实施例中，考虑到只有一个第二驱动件371与翻转电机39动力连接，而另一个第二驱动件371是处于自由状态，其可以相对第一夹紧件362转动到任意角度，因此有必要对该第二驱动件371做转动方向上的约束，保证两个第二驱动件371是可以同步翻转和同步定位的，避免产生错位的情况，保证夹紧工装32能够顺利的套入电池53的铝壳13上。因此，在第一夹紧件362的一个夹爪上还设置有制动结构，其对处于自由状态的第二驱动件371在周向上进行限位约束，并在需要执行翻转动作时，及时接触该限位约束作用。

具体地，该制动结构可以是离合制动器，通过离合的动力断开或衔接，实现对第二驱动件371的抵紧或松开；该制动结构也可以是插舌插销结构，根据第二驱动件371的多个位置，配制有多个插销，并将插舌固定于第一夹紧件362上，通过插接固定的形式约束该第二驱动件371的自由转动；当然，该制动结构还可以是更多可以对第二驱动件371进行制动的结构，可以参考现有技术中类似的设置。

在一个实施例中，还有公开一种动态装配的方法，主要用于动力电池53的装配系统上，装配系统包括主输送线10、入壳输送线20和焊接输送线40，所述动态装配方法包括如下步骤：

所述主输送线10以入壳加工速度输送运输载具11至入壳输送线20一侧的入壳段50，所述入壳输送线20以所述入壳加工速度输送入壳工装21至与所述运输载具11位置相对，且所述入壳工装21在所述入壳段50进行入壳动作；

所述主输送线10以焊接加工速度输送运输载具11至焊接输送线40一侧的焊接段52，所述焊接输送线40以所述焊接加工速度输送焊接工装41至与所述运输载具11位置相对，且所述焊接工装41在所述焊接段52进行焊接动作。

在一个实施例中，该方法在完成入壳动作后还包括：所述主输送线10以压装加工速度输送运输载具11至压装输送线30一侧的压装段51，所述压装输送线30以所述压装加工速度输送夹紧工装32至与所述运输载具11位置相对，所述夹紧工装32在所述压装段51对所述电芯14进行夹紧动作；

压装工装31驱动压装面以压装加工速度运动，并驱动所述压装面在所述夹紧工装32保持夹紧状态期间对铝壳13进行压装动作。

通过上述方法，使得电芯14或电池53在运输载具11上沿着主输送线10一直保持运动状态，并在采用磁驱环形线的情况下，实现不间断的回转运输；同时，在装配过程中，入壳、压装和焊接等多道工序均可以动态完成，不需要停机，极大的提高了整个电池53的装配效率。

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。而且，在其他的实施方式中，电池的装配系统也可以是包括有更多工位和相关设备的，如投料工位、合芯工位、贴胶工位、折极耳工位、以及预焊工位等，其均可以根据实际工艺和产品需求在主输送线上或额外成线设置，均应包含在本实用新型的动态装配的构思中。

Claims (14)

1.动力电池动态装配系统，其特征在于，包括，

主输送线，所述主输送线上设有运输载具，所述运输载具受驱沿所述主输送线运动；

入壳输送线，所述入壳输送线上设有入壳工装，所述入壳工装内固定有铝壳，且所述入壳工装受驱沿所述入壳输送线运动；

焊接输送线，所述焊接输送线上设有焊接工装，所述焊接工装受驱沿所述焊接输送线运动；

所述主输送线与所述入壳输送线之间存在相互平行的入壳段，所述运输载具和所述入壳工装进入所述入壳段时位置相对且同速同向运动；所述主输送线与所述焊接输送线之间存在相互平行的焊接段，所述运输载具和所述焊接工装进入所述焊接段时位置相对且同速同向运动。

2.根据权利要求1所述的动力电池动态装配系统，其特征在于，所述入壳工装包括：

电芯夹持对位机构，用于夹持电芯；

铝壳夹持对位机构，用于夹持铝壳并使铝壳与电芯对位；

驱动机构，驱动所述电芯夹持对位机构和铝壳夹持对位机构同步执行夹持动作；

导向机构，所述导向机构用于引导所述电芯夹持对位机构和铝壳夹持对位机构滑动以带动所述电芯和铝壳相向靠近；

入壳机构，用于拿取铝壳并套入电芯上。

3.根据权利要求2所述的动力电池动态装配系统，其特征在于，所述导向机构包括固定支架和活动支架，所述活动支架以从所述铝壳夹持对位机构到所述电芯夹持对位机构的方向滑动设置在所述固定支架上，所述固定支架滑动约束于所述入壳输送线上；

所述入壳机构固定于所述固定支架上；

所述电芯夹持对位机构、铝壳夹持对位机构和驱动机构设置于所述活动支架上。

4.根据权利要求3所述的动力电池动态装配系统，其特征在于，所述活动支架同步带动所述铝壳夹持对位机构滑动，且所述导向机构还包括连接所述电芯夹持对位机构的第一导向组件和连接所述铝壳夹持对位机构的第二导向组件，所述第一导向组件和第二导向组件滑动连接用以配合所述电芯和铝壳相向靠近。

5.根据权利要求4所述的动力电池动态装配系统，其特征在于，所述入壳输送线上设有入壳导向轨，所述入壳导向轨包括第一水平段、第二水平段以及连接从所述第一水平段到第二水平段之间的第一过渡段，所述第一水平段水平高度高于所述第二水平段；

所述入壳工装包括安装在所述入壳导向轨上的入壳滑轮，所述入壳滑轮与所述活动支架连接，电芯进入所述入壳段内时位于所述入壳输送线的下方且所述电芯在所述第二水平段中送入铝壳中。

6.根据权利要求5所述的动力电池动态装配系统，其特征在于，所述第一过渡段呈阶梯状，所述第一过渡段包括依次连接的第一下斜段、第三水平段以及第二下斜段，在所述第一下斜段中所述铝壳与所述电芯上下对位，在所述第三水平段中，电芯夹持对位机构和铝壳夹持对位机构同时对铝壳和电芯进行夹持定位，在所述第二下斜段中，所述铝壳套入所述电芯。

7.根据权利要求1所述的动力电池动态装配系统，其特征在于，所述焊接工装包括：

保护盖，

升降电机，使所述保护盖与电芯上的顶盖互相靠近，所述保护盖用于将所述顶盖上的非焊接区域覆盖。

8.根据权利要求7所述的动力电池动态装配系统，其特征在于，所述焊接工装还包括承托爪，所述升降电机与所述承托爪连接，所述升降电机驱动所述承托爪上升时，所述承托爪托起所述电芯直至与所述保护盖抵紧。

9.根据权利要求8所述的动力电池动态装配系统，其特征在于，所述焊接工装包括固定框和活动框，所述固定框滑动限位于所述焊接输送线上，所述活动框滑动连接于所述固定框上，且当所述活动框向靠近所述电芯的方向产生滑动时，所述承托爪插入所述电芯的下方。

10.根据权利要求9所述的动力电池动态装配系统，其特征在于，所述固定框滑动约束于所述焊接输送线上，所述焊接输送线还设有焊接导向轨，所述活动框上设有导轮，所述导轮滚动配合于所述焊接导向轨中，所述焊接导向轨包括第一焊接水平段、第二焊接水平段、以及连接所述第一焊接水平段和第二焊接水平段的第一焊接倾斜段，所述活动框在所述第一焊接倾斜段中产生向所述电芯靠近的滑动。

11.根据权利要求1所述的动力电池动态装配系统，其特征在于，还包括压装输送线和压装工装，所述压装输送线上设有夹紧工装，所述夹紧工装受驱滑动于所述压装输送线上，且所述压装输送线与所述主输送线之间具有相互平行的压装段，所述运输载具和所述夹紧工装进入所述压装段时位置相对且同速同向运动。

12.根据权利要求11所述的动力电池动态装配系统，其特征在于，所述压装工装包括同步驱动件及压装件，所述压装件具有用于压装铝壳的压装面，所述同步驱动件用于驱动所述压装件运动，以使得所述压装面以运输载具的输送速度运动；及

升降组件，用于驱动所述同步驱动件沿与所述输送速度的方向垂直的方向往复运动。

13.根据权利要求11所述的动力电池动态装配系统，其特征在于，所述夹紧工装包括：

第一夹持组件，包括第一驱动件及第一夹紧件，所述第一驱动件用于驱动所述第一夹紧件沿第一直线方向开合；

第二夹持组件，包括第二驱动件及第二夹紧件，所述第二驱动件与所述第一夹紧件连接，用于驱动所述第二夹紧件沿垂直于第一直线方向的第二直线方向开合；

第三夹持组件，包括第三驱动件及第三夹紧件，所述第三驱动件与所述第二夹紧件连接，用于驱动所述第三夹紧件沿第三直线方向开合，所述第三直线方向、所述第一直线和所述第二直线方向相互垂直。

14.根据权利要求11所述的动力电池动态装配系统，其特征在于，所述主输送线、入壳输送线、焊接输送线和压装输送线均为磁驱环形线，所述磁驱环形线均包括磁驱定子、磁驱动子和环形导轨，所述磁驱动子滑动连接于所述环形导轨的下方。