WO2020087627A1 - 焊接系统 - Google Patents

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熊五岳
雷波
陈欣
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武汉逸飞激光设备有限公司
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Abstract

一种焊接系统,包括:上料机构,上料机构包括并排设置的电芯上料仓(303)和电芯储料仓(304),电芯储料仓(304)的上部设置有传感器;配组机构,包括电芯上料平台(210)和至少一个上料机械手(216),电芯上料仓(303)和上料机械手(216)设置于电芯上料平台(210)的首端一侧;焊接机构,焊接机构设置于电芯上料平台(210)尾端一侧,焊接机构包括焊接单元和电池模组输送线;焊接单元包括焊接头(114)和焊接平台(101),焊接平台(101)位于电池模组输送线的上方,且焊接头(114)位于焊接平台(101)的上方,焊接平台(101)具有中空孔道,中空孔道内嵌设有定位网板(103),定位网板(103)具有多个小孔,多个小孔的排列方式与焊料中电芯的排列方式相同。该焊接系统结构紧凑,电池焊接质量和效率高。

Description

焊接系统
交叉引用
本申请引用于2018年10月29日提交的专利名称为“焊接系统”的第2018112690839号中国专利申请,其通过引用被全部并入本申请。
技术领域
本发明涉及电池组装设备技术领域,更具体地,涉及一种焊接系统。
背景技术
电池是将化学能转换为电能的装置。其通常包括电解质溶液、金属电机以及盛装电解质溶液的容器。电池模组是将若干个单体电芯通过导电连接件串/并联成电源,通过工艺、结构固定在设计位置,协同发挥电能充放存储功能。目前电池的应用非常广泛,涉及诸多领域。
在电池模组焊接过程中,需先将多个电芯按照设计需求排布成特定的规格,再将端盖盖合到电芯上侧,将端盖与多个特定方式排列的电芯上侧,形成为一体。电芯与端盖的连接方式通常可分为焊接、螺接和机械雅洁三种形式。其中,焊接工艺又可分为激光焊接、超声波焊接和电阻焊。其中,激光焊接配合机器人正逐步成为自动化模组生产线的主力,易于实现自动化生产。
在焊接过程中,由于电芯位置与焊接头位置的准确对位,会很大程度上影响电池焊接的质量和焊接效率。而在实际焊接过程中,存在电池定位不准而导致电池焊缝质量不达标,容易出现次品的问题。此外,端盖盖合到多个电芯上侧时,若端盖与电芯没有贴紧,容易出现松动,影响电池焊接的不良率;尤其是对于激光焊,焊件位置需非常精确,必须确保在激光束的聚焦范围内。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供了一种焊接系统,以解决焊接位置不易对准、端盖与电芯不易贴紧、焊接效率低的技术问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,提供一种焊接系 统,包括:
上料机构,所述上料机构包括并排设置的电芯上料仓和电芯储料仓,所述电芯储料仓的上部设置有传感器;
配组机构,所述配组机构包括电芯上料平台和至少一个上料机械手,所述电芯上料仓和所述上料机械手设置于所述电芯上料平台的首端一侧;
焊接机构,所述焊接机构设置于所述电芯上料平台尾端一侧,所述焊接机构包括焊接单元和电池模组输送线;
所述焊接单元包括焊接头和焊接平台,所述焊接平台位于所述电池模组输送线的上方,且所述焊接头位于所述焊接平台的上方,所述焊接平台具有中空孔道,所述中空孔道内嵌设有定位网板,所述定位网板具有多个小孔,所述多个小孔的排列方式与焊料中电芯的排列方式相同。
进一步地,所述电池模组输送线包括导轨和滑动设置于所述导轨上侧的顶升组件,所述顶升组件的上端设置有用于承载电池模组的托盘,且所述导轨的一端位于所述焊接平台下方。
进一步地,所述托盘的相对两侧设置有电池模组定位组件,所述电池模组定位组件包括托盘挡块和驱动所述托盘挡块直线运动的电池模组定位驱动器,所述托盘挡块突出于所述托盘上端面,且所述电池模组定位驱动器的驱动轴朝向所述托盘的中心。
进一步地,所述配组机构包括端盖输送线和端盖储存组件;
所述端盖储存组件架设于所述端盖输送线上方,所述端盖储存组件包括端盖仓和位于所述端盖仓底部的端盖投放器,所述端盖投放器包括夹持件和托举件,且所述托举件位于所述夹持件的下方。
进一步地,所述端盖仓包括多根立柱;多根所述立柱相互平行且竖向设置,以围合成用于容纳端盖的柱体结构;
所述柱体结构的外侧设置有支撑架;任一所述立柱通过滑动件滑动连接于所述支撑架上,且所述滑动件的滑动杆沿水平方向设置。
进一步地,所述配组机构还包括端盖压紧组件和电池模组上料线;所述电池模组上料线与所述端盖输送线相互平行设置;
所述端盖压紧组件包括端盖取料支架、端盖取料机械手和压紧块;所述端盖取料支架的顶梁横跨所述端盖输送线和所述电池模组上料线上方,所述压紧块通过直线驱动件连接于所述顶梁下侧,所述端盖取料机械手滑动连接于所述顶梁侧方。
进一步地,所述配组机构还包括视觉检测组件和取补料机械手;
所述视觉检测组件固定于所述电池模组上料线上方,且所述视觉 检测组件、所述取补料机械手与所述端盖取料支架沿所述电池模组上料线的输送方向顺序设置;
所述取补料机械手固定于所述电池模组上料线一侧,用于根据所述视觉检测组件的检测从所述电池模组上料线上的电池模组中取出或向电池模组中补入电芯。
进一步地,所述配组机构还包括第一驱动组件;所述第一驱动组件包括第一驱动轴和第一推板;所述第一驱动轴与所述电芯上料平台的长度方向平行,且位于所述电芯上料平台一侧,所述第一驱动轴一端与所述第一推板固定连接,且所述第一推板的板面由所述电芯上料平台一侧向所述电芯上料平台延伸,且所述第一推板的板面垂直于所述电芯上料平台的长度方向。
进一步地,所述配组机构还包括载具循环平台,所述载具循环平台与所述电芯上料平台并排设置;所述电芯上料平台的首端与所述载具循环平台的尾端位于同一端,所述电线上料平台的尾端与所述载具循环平台的首端位于同一端;
所述电芯上料平台的尾端设置有第二驱动组件,所述第二驱动组件的驱动轴水平设置且垂直于所述电芯上料平台的长度方向;
所述电芯循环平台的一侧设置有第三驱动组件,所述第三驱动组件靠近所述电芯循环平台的首端,所述第三驱动组件的驱动轴水平设置且平行于所述电芯循环平台的长度方向;
所述电芯循环平台的尾端设置有第四驱动组件,所述第四驱动组件的驱动轴水平设置且垂直于所述电芯循环平台的长度方向。
进一步地,所述上料机械手包括支板、卸料网板和吸盘,所述卸料网板固定设置于所述支板一侧,所述支板与所述卸料网板相互平行设置,且所述支板与所述卸料网板之间设置所述吸盘;
所述吸盘包括至少一个吸盘驱动件和至少一个取料头,所述吸盘驱动件的固定端固定于所述支板上,且所述吸盘驱动件的驱动轴垂直于所述卸料网板设置,所述吸盘驱动件的驱动轴的一端连接所述取料头的一端,所述取料头的另一端朝向所述卸料网板的网孔。
(三)有益效果
本发明提出的一种焊接系统,其有益效果主要如下:
通过在位于焊接头与电池模组输送线之间的焊接平台上设置定位网板,定位网板上的多个小孔与电池模组中电芯的排列方式相同,当电池模组位于焊接平台下方执行焊接作业时,电芯的位置与小孔的位置对应,不仅能够起到定位电芯的作用,起到限定焊接位置和焊接形态的作用,还能够用于压紧端盖,使端盖与电芯紧密贴合;
进一步地,配组机构能够配组得到不同规格的电池模组,能够增强焊接系统的适用性;上料机构设置电芯上料仓、电芯储料仓,便于上料机构连续的上料,以提高上料效率,进而提高配组和焊接效率;
端盖加装单元通过托举件和夹持件的配合,能够注意向端盖输送线上投放端盖,端盖盖合到电池模组上方后,通过压紧块压紧端盖,增强端盖与电芯之间的贴合程度;
取补料单元通过视觉检测机构和取补料机械手的配合,能够对电池模组的配组情况进行监控,还能够进一步配组特定需求的电池模组;
电芯上料平台能够连续输送和配组不同规格的电池模组,通过上料机械手单排或单个取/放电芯,便于在电芯上料平台上快速、连续配组;
上料机构设置电芯储料仓和电芯上料仓,便于连续的上料,避免送料小车取料间隔时间的上料等待时间,能够提高上料效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的一种焊接系统的焊接机构的俯视图;
图2为根据本发明实施例的一种焊接系统的焊接机构的立体结构示意图;
图3为根据本发明实施例的配组机构的俯视图;
图4为根据本发明实施例的端盖加装单元的立体结构示意图;
图5为根据本发明实施例的一种焊接系统的上料机械手的结构示意图;
图6为根据本发明实施例的一种焊接系统的上料机构的结构示意图;
图7为根据本发明实施例的一种焊接系统的上料机构的结构示意图;
图中,101-焊接平台,102-顶升组件,103-定位网板,104-电池模组转运机械手,105-电池输送线,106-加工料输送线,107-载具输送线,108-导轨,109-托盘,110-托盘挡块,111-焊接头支撑座,112-滑动平台,113-焊接头安装轴,114-焊接头;
201-端盖输送线,202-端盖仓,203-端盖投放器,204-立柱,205- 支撑架,206-电池模组上料线,207-电池模组转运线,208-端盖取料支架,209-端盖取料机械手,210-电芯上料平台,211-载具循环平台,212-第一驱动组件,213-第二驱动组件,214-第三驱动组件,215-第四驱动组件,216-上料机械手,217-支板,218-卸料网板,219-取料头,220-导向支杆,221-固定板,222-吸盘驱动件,223-支板驱动组件,224-驱动组件固定架,225-第一支撑平台固定架,226-第二支撑平台固定架,227-支撑平台驱动组件;
301-龙门架,302-物料转运机械手,303-电芯上料仓,304-电芯储料仓,305-空盘储料仓,306-小车定位单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
在发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号,不代表任何实质性区别。术语“前”“后”均以常规对产品结构认知为准。“上一个”“后一个”是基于排列顺序而描述。“上”“下”均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
本实施例提供一种焊接系统,包括上料机构、配组机构和焊接机构。上料机构用于自动并连续地向配组机构输送电芯;配组机构根据所需制备的电池规格将上料机构配送的多个电芯根据所需制备的电池规格排布,配组得到不同规格的电池模组,例如,配组得到具有三排三列共九支电芯组成的正方形电池模组;配组后得到的电池模组输送至焊接机构进行焊接,将具有多个电芯的电池模组焊接在一起,以用于制备电池。
其中,上料机构用于向配组机构输送电芯;为便于向配组机构连续且自动上料,配置电芯上料仓和电芯储料仓。电芯上料仓和电芯储料仓并排设置;当电芯由其他电芯输送机构输送至电芯上料仓中,并同时能够输送到电芯储料仓中。输送至电芯上料仓中的电芯可由上料 机械手转运至电芯上料平台,配组得到不同规格的电池模组;输送至电芯储料仓中的电芯可暂存于电芯储料仓中,当用于输送电芯的机构由电芯集中储料处取电芯的过程中,则可将电芯储料仓中的电芯移动至电芯上料仓中,以连续地向电芯上料仓中上料。
其中,电芯储料仓的上部设置有传感器;传感器的感应探头与电芯储料仓的底部之间的间距小于电芯储料仓中满料时最上层电芯与电芯储料仓的底部之间的间距。例如,当电芯储料仓最多能够沿竖直方向层叠六层电芯,则传感器的感应探头与电芯储料仓底部之间的间距应小于最上面一层电芯的上端面与电芯储料仓底部之间的间距。以最上面那层为第六层,则传感器的感应探头的位置可相应地位于第六层电芯的高度范围内、第五层电芯的高度范围内等,依次类推,也可位于第一层电芯的高度范围内,即感应探头与电芯储料仓底部之间的间距小于第一层电芯的上端面与电芯储料仓底部之间的间距。
当传感器的感应探头设置在第一层电芯对应的高度范围内时,则当传感器感应到电芯储料仓中没有电芯时,即可向电芯储料仓中输送六层电芯料;当传感器的感应探头设置在第二层电芯对应的高度范围内时,则当传感器感应到电芯储料仓中该层位置没有电芯料时,即可向电芯储料仓中输送至少五层电芯料。以此类推,通过传感器的感应探头不同的设置位置,结合不同的控制方式,即可及时地向电芯储料仓中输送电芯料。其中,也可在电芯储料仓中每一层电芯料的高度范围内均对应设置一个传感器,即沿竖直方向,在电芯储料仓的侧方设置多个传感器,以准确监控电芯储料仓中的电芯储量。
配组机构包括端盖加装单元、取补料单元和配组单元。配组单元用于将电芯配组得到不同规格的电池模组。取补料单元用于对配组后的电池模组进行检查,对其中缺漏的电芯进行补料或将多余的电芯取出,或者根据所需配组的电池模组的规格需求,进行特定位置的取/补料。例如,对于三排三列共九个电芯排布的正方形规格,根据所需制备的电池规格需求,需将位于两条对角线交点处的电芯取出。电池加装单元用于对配组单元配组后得到的电池模组直接加装端盖,或者,对配组单元配组后,并经取补料单元取/补料后的电池模组加装端盖,加装端盖后的电池模组输送至焊接机构执行焊接作业。其中,为便于电池模组的上料和输送,使配组机构靠近电池模组输送线的首端;具体地,使端盖输送线靠近电池模组输送线的首端,焊接单元靠近电池模组输送线的尾端,以使加装端盖后的电池模组经由电池模组输送线输送至焊接单元以执行焊接作业。
其中,配组单元包括电芯上料平台和至少一个上料机械手。电芯上料仓和上料机械手位于电芯上料平台首端一侧;为便于使结构更紧凑,电芯上料仓和焊接机构优选位于电芯上料平台的相对两侧,焊接机构位于电芯上料平台的尾端一侧。位于电芯上料仓和电芯上料平台之间的上料机械手将电芯上料仓中的电芯抓取到电芯上料平台上,配组得到不同规格的电池模组。其中,上料机械手的位置可灵活设置,只要能够满足由电芯上料仓中将电芯抓取到电芯上料平台上即可。
其中,取补料单元包括视觉检测组件和取补料机械手。端盖加装单元包括端盖输送线和端盖储存组件,且端盖储存组件架设于端盖输送线上方。并且,视觉检测组件、取补料机械手、端盖储存组件沿电池模组的输送方向顺序设置。则配组后的电池模组在输送过程中,先由视觉组件进行检测,若电池模组中出现多余或缺漏的电芯,则由取补料机械手进行补料或取出多余的电芯;或者,当需要配置特殊形状的电池模组,例如,当配置3×3规格的电池模组,且其两条对角线的交点处的电芯需取出时,则可由视觉检测组件检测相应的电池模组后,再有取补料机械手取出其两条对角线交点处的电芯,构成三排三列共八只电芯的电池模组。经取补料后的电池模组再由端盖储存组件中储存的端盖加装到电池模组中的电芯上端。
参见图1和图2所示,在一个具体的实施例中,焊接机构包括焊接单元和电池模组输送线;焊接单元包括焊接头114和焊接平台101,焊接平台位于电池模组输送线的上方,且焊接头位于焊接平台的上方,焊接平台101具有中空孔道,中空孔道内嵌设有定位网板103,定位网板103具有多个小孔,多个小孔的排列方式与电池模组中电芯的排列方式相同。
具体地,电池模组输送线用于将配组后的电池模组输送至焊接平台101处,由位于焊接平台101上方的焊接单元执行焊接作业。其中,焊接平台101具有贯穿焊接平台101的中空孔道;通常该中空孔道的轴线是沿竖直方向的。在该中空孔道内嵌设定位网板103;定位网板103垂直于中空孔道的轴线设置。例如,当焊接平台101水平设置时,该定位网板103也是水平设置。
该定位网板103具有多个小孔;定位网板103上小孔的排列方式与电池模组中电芯的排列方式相同。例如,当电池模组中采用m排n列的长方形结构排列时,该多个小孔也采用长方形的排列方式。其中,小孔的数量可大于电池模组中电芯的数量,或等于最大规格的电池模组中电芯的数量,在焊接不同规格电池时,能够避免更换定位网板103, 也便于简化焊接平台101结构。
小孔的大小等于或略大于电芯需焊接的一端的大小。当电池模组输送至焊接平台101下方时,其上端与定位网板103的下端接触,其中的电芯与定位网板103上的小孔的位置对应,使焊接头114与电芯之间没有阻隔,便于焊接头114对电芯的焊接。在焊接平台101上设置定位网板103,能够便于对电池模组中电芯端盖的压紧作用;同时,由于定位网板103上的小孔与小孔之间具有间隔,焊接过程中,也可以避免相邻电芯之间焊接状态的相互不良影响,起到限定焊接位置和焊接形态的作用。
在一个具体的实施例中,电池模组输送线包括导轨108和滑动设置于导轨108上侧的顶升组件102,顶升组件102的上端设置有用于承载电池模组的托盘109,且所述导轨的一端位于所述焊接平台下方。
具体地,导轨108和顶升组件102构成电池模组加工线。导轨108用于带动顶升组件102直线滑动;其中,导轨108可为滑轨、导轨108或其滑动结构,只要能够带动顶升组件102直线滑动即可。顶升组件102可为气缸组件、液压缸组件等结构;当顶升组件102运动至焊接头114下方时,顶升组件102只要能够实现驱动托盘109向靠近或远离焊接平台101/焊接头114的方向运动即可。
以焊接平台101水平设置、焊接头114朝下、且顶升组件102的驱动轴竖直向上设置的结构为例。导轨108和托盘109均水平设置,顶升组件102固定于导轨108上侧,顶升组件102的驱动轴的上端固定连接托盘109。配组后的电池模组由其他输送线或机构转送到托盘109上,携带电池模组的顶升组件102在导轨108上滑动,由导轨108的首端滑动至位于焊接头114正下方的尾端。
到达指定位置后,顶升组件102停止水平运动;然后,顶升组件102的驱动轴向上顶升,使托盘109向上运动,从而带动电池模组向焊接平台101运动,使电池模组与焊接平台101上的定位网板103接触;定位网板103起到压紧电池模组中位于电芯上侧的端盖的作用,同时起到定位的作为,使电池模组停在设定的位置,焊接头114对电池模组执行焊接作业。
焊接完成后,顶升组件102的驱动轴向下运动,带动托盘109向下运动,使电池模组与定位网板103脱离,以便于电池模组由焊接平台101下方移出;然后,顶升组件102的驱动轴停止动作,顶升组件102沿导轨108滑动,将焊接好的电池模组由导轨108的尾端输送至导轨108的首端,再由其他结构转运至其他位置,即完成焊接作业。采 用导轨108和顶升组件102结合的结构,便于电池模组在其他传送结构与焊接平台101之间的位置转换,便于电池模组的输送;同时,其结合焊接平台101上定位网板103的结构,电池模组在焊接过程中,能够同时实现端盖压紧、焊接位置或形态的限定。
在一个具体的实施例中,托盘109的相对两侧设置有电池模组定位组件,用于固定承载于托盘109中的电池模组。具体地,所需焊接的电池模组可以具有不同规格,例如三排三列电芯构成的正方形结构、六排三列电芯构成的长方形结构等。当焊接不同规格的电芯时,为使托盘109上的电芯在焊接或输送过程中更稳定,在托盘109的相对两侧设置电池模组定位组件,用于托盘109中电池模组的稳定和定位。其中,当托盘109的盘面为四方形结构时,可在托盘109的四侧均设置相应的电池模组定位组件,两两相对设置,以从各个方向作用于托盘109上。
在一个具体的实施例中,电池模组定位组件包括托盘挡块110和驱动托盘挡块110直线运动的电池模组定位驱动器,托盘挡块110突出于托盘109的上端面,且电池模组定位驱动器的驱动轴朝向托盘109的中心。
具体地,作为其中一种可实现的方式,托盘109的盘面面积可以大于所需焊接的最大规格的电池模组的横截面积,以便于在承载电池模组时更稳定;同时,也能够便于电池模组定位组件的设置。其中,电池模组定位驱动器可固定在托盘109上,其驱动轴朝向托盘109的中心;驱动轴的活动端与托盘挡块110连接。其中,电池模组定位驱动器的驱动轴可水平设置。
以四方形的托盘结构为例,在托盘109的四侧各设置有一个电池模组定位组件;当电池模组中的电芯较少,电池规格较小时,在向托盘109上放置电池模组之前,各电池模组定位驱动器的驱动轴的伸缩量最小,此时可容纳预设的各种规格的电池模组;当电池模组放置到托盘109上时,根据电池模组的规格,设置电池模组定位驱动器的驱动轴的位移量,各电池模组定位驱动器的驱动轴可推动相应的托盘挡块110向托盘109的中心运动,以更好地固定电池模组。带电池模组焊接完成,并输送至导轨108的首端时,各电池模组定位驱动器的驱动轴可带动相应的托盘挡块110向远离托盘109中心的方向运动,便于由托盘109上取下焊接好的电池模组。
在一个具体的实施例中,电池模组输送线还包括相互平行设置的加工料输送线106、电池输送线105和载具输送线107,且加工料输送 线106与导轨108相互垂直设置。具体地,加工料输送线106用于向顶升组件102输送配组好的电池模组,以将配组好的电池模组输送至焊接头114下方执行焊接作业;电池输送线105用于将焊接好以后的电池模组输送至下一处理工序;载具输送线107用于回收承载电池模组的载具,使空的载具能够在配组过程和焊接过程中循环用于承载电池模组。
具体地,加工料输送线106、电池输送线105和载具输送线107相互平行设置,便于待焊接电池模组的输送,同时,能够便于焊接后的电池模组和承载电池模组的载具的分离和输送。承载于载具中的电池模组执行焊接作业后,其由导轨108尾端输送至导轨108首端,可先将焊接好后的电池模组取下,转移至电池输送线105上,输送至下一工序,然后,将载具取下,转移至载具输送线107上,进行回收以循环利用;或者,也可将电池模组和承载电池模组的载具一起取下,先一起转移至载具输送线107上,再将电池模组转移至电池输送线105上。其中,加工料输送线106和电池输送线105的输送方向可相同,载具输送线107的输送方向可与电池输送线105的输送方向相反,可根据实际需求进行调整。
在一个具体的实施例中,焊接单元还包括焊接头支撑座111、滑动平台112和焊接头安装轴113;滑动平台112滑动连接于焊接头支撑座111上,焊接头安装轴113滑动连接于滑动平台112上,焊接头114滑动连接于焊接头安装轴113上,且滑动平台112、焊接头安装轴113和焊接头114的滑动方向两两垂直。
作为其中一种可实现的方式,焊接头支撑座111可固定于底面或其他结构上,其长度方向沿水平方向,在其上侧可设置轨道,并相应地,在滑动平台112下侧设置滑轨,使滑动平台112能够沿轨道滑动。其中,滑动平台112可与焊接头支撑座111相互垂直设置,且滑动平台112的长度方向沿水平方向。
同样地,焊接头安装轴113滑动设置于滑动平台112上,且焊接头安装轴113竖向设置,焊接头114即滑动设置于焊接头安装轴113上。其中,焊接头安装轴113与滑动平台112的滑动设置方式、以及焊接头114与焊接头安装轴113的滑动设置,与滑动平台112滑动设置于焊接头支撑座111上的结构可以相同,也可以不相同,只要能够满足发生相对滑动运动即可,并使滑动平台112、焊接头安装轴113和焊接头114的滑动方向两两相互垂直,以满足焊接头114的三维运动。
在一个具体的实施例中,导轨108一侧设置有电池模组转运机械 手104,用于托盘109中电池模组的移入或移出。具体地,电池模组转运机械手104用于将加工料输送线106上输送的、配组后的电池模组和承载电池模组的载具一起转运至顶升组件102上侧的托盘109中;待执行焊接作业后,将载具和焊接好的电池模组分别移送至载具输送线107和电池输送线105上。其中,电池模组转运机械手104的数量可根据实际情况合理设置,只要能够满足电池模组和/或载具的输送,便于电池模组焊接的正常和顺利进行即可。
在一个具体的实施例中,导轨108、顶升组件102和托盘109构成电池模组加工线,电池模组加工线至少有两条,焊接平台101至少有两个;至少两个焊接平台101并排设置,且电池模组加工线的输送方向垂直于至少两个焊接平台101的排布方向;任一焊接平台101对应设置一条电池模组加工线。
具体地,以包含两套电池模组加工线和两个焊接平台101的结构为例进行说明。当有两条电池模组加工线时,可分别为第一电池模组加工线和第二电池模组加工线。第一电池模组加工线包括第一导轨、第一顶升组件和第一托盘;第一顶升组件滑动设置于第一导轨上侧,第一托盘固定于第一顶升组件上侧;第二电池模组加工线包括第二导轨、第二顶升组件和第二托盘;第二顶升组件滑动设置于第一导轨上侧,第二托盘固定于第二顶升组件上侧。
第一导轨与第二导轨相互平行设置。两个焊接平台101并排设置;并且,第一导轨和第二导轨垂直于两个焊接平台101的连线设置。可以理解的是,两个焊接平台101可合并为一个平台,即在同一平台上设置两个中空孔道,并在两个中空孔道中均对应设置定位网板103即可。
焊接头支撑座111和导轨108位于焊接平台101的相对两侧,焊接头114位于焊接平台101的上方。加工料输送线106上的第一电池模组和承载电池模组的第一载具被移送至第一托盘上,并被输送至焊接头114下方执行焊接作业;与此同时,加工料输送线106上的第二电池模组和承载该第二电池模组的第二载具被移送至第二托盘上,并被输送至焊接头114下方。
在第一电池模组焊接的过程中,第二电池模组和第二载具被移送至焊接头114下方;则同一焊接头114焊接完第一电池模组后,即可立即用于焊接第二电池模组。同时,焊接好后的第一模组被输送至电池输送线105;第一托盘可用于移送下一电池模组。如此循环,可有效提高电池模组的焊接效率,降低电池模组输送过程中焊接头114的等 待时间。
参见图3和图4所示,在一个具体的实施例中,端盖加装单元包括端盖输送线201和端盖储存组件;端盖储存组件架设于端盖输送线201上方;端盖储存组件包括端盖仓202和位于端盖仓202底部的端盖投放器203,端盖投放器203包括夹持件和托举件,且托举件位于夹持件的下方。
具体地,端盖储存组件架设在端盖输送线201上方,使端盖仓202和端盖投放器203均位于端盖输送线201上方。端盖仓202为上下均开口的结构;加料时,端盖由端盖仓202上端加入,下料时,端盖由端盖仓202下端放出。端盖仓202中用于储存端盖,端盖仓202中存放的端盖可以是人工加料,也可以是通过其他自动加料结构加料的。添加到端盖仓202中的端盖呈上下层叠的方式存放于端盖仓202中,沿端盖输送线201的长度方向或输送方向可设置多个端盖仓202,或者,仅设置一个端盖仓202,该端盖仓202沿端盖输送线201的长度方向或输送方向可并排容纳多个端盖。
优选并排设置多个端盖仓202,任一端盖仓202在同一水平方向,只容纳一个端盖,任一端盖水平放置,多个端盖沿竖直方向层叠容纳于端盖仓202内。端盖添加到端盖仓202中后,位于端盖仓202底部的端盖投放器203可以逐一投放端盖。多个端盖仓202中的一个或多个以协调投放端盖的形式,可以是一个端盖仓202投放端盖,也可以是多个端盖仓202同时投放端盖。
具体地,端盖投放器203包括夹持件和托举件;托举件位于夹持件的下方。其中,夹持件至少有一个,托举件至少有一个。托举件可包括两个托举臂;端盖仓202的底部的相对两侧各设置一个托举臂。任一托举臂可包括托板和驱动托板直线运动的托板驱动器。托板水平设置,使托板的板面沿水平方向;端盖即搁置于托板上。托板驱动器的驱动轴水平设置,相对设置的两个托举臂的托板互相靠近且可向靠近或背离端盖仓202轴线的方向运动。
夹持件可包括两个夹持臂;端盖仓202的底部的相对两侧各设置一个夹持臂。任一夹持臂包括夹板和驱动夹板直线运动的夹板驱动器。夹板驱动器的驱动轴水平设置,夹板竖向设置,使夹板的板面能够与端盖的侧边贴合。当两个夹板相互靠近时,便能够从端盖侧方实现对端盖的夹紧;相互远离,便能够使端盖向下掉落。并且,托板的上端面与夹板的下端面之间的间距大于或等于一个端盖的厚度,小于两个端盖的厚度之和。
以下以一个托举件、一个夹持件的结构为例进行说明。当不需要投放端盖时,托举件的托板向靠近端盖仓202轴线的方向运动,使两个托板之间的间距小于端盖的长度/宽度,便于端盖搁置于托板上方,不会掉落到端盖输送线201上;此时,两个夹持件的夹板可以从端盖的侧方夹紧端盖,也可以不夹紧。
当需要向下投放端盖时,可使夹持件的夹板由端盖的侧方夹紧端盖。由于夹板与托板在竖直方向上的间距等于或大于一个端盖的厚度、且小于两个端盖的厚度之和,则夹板从侧方夹住端盖时,夹板的下方有且只有一个端盖直接搁置于托板上方,且夹板没有夹紧该端盖。此时,使托举件的托板向远离端盖仓202轴线的方向运动,端盖仓202最下面的一个端盖向下滑落,进入到端盖输送线201上。重复上述操作,端盖投放器203逐一向端盖输送线201上投放端盖。
投放到端盖输送线201上的端盖由端盖输送线201输送至下一处理工序。可以理解的是,端盖输送线201可仅用于输送端盖,端盖输送线201也可用于输送电池模组,即配组后的电池模组转送至端盖输送线201,其在端盖输送线201上输送时,位于端盖输送线201上方的端盖仓202和端盖投放器203向下逐一投放端盖,以使端盖盖合到由端盖输送线201上输送的电池模组上,再输送至焊接机构或其他机构进行下一步处理。为便于电池模组加装端盖时更便利和有助于其他配合工序开展的便捷性,本发明优选端盖输送线201仅用于输送端盖,即端盖由端盖仓202经端盖投放器203投放到端盖输送线201上,端盖输送线201将端盖输送至其他位置,再将端盖盖合到电池模组上。
在一个具体的实施例中,端盖仓202包括多根立柱204;多根立柱204相互平行且竖向设置,以围合成用于容纳端盖的柱体结构;在柱体结构的外侧设置有支撑架;任一立柱204通过滑动件滑动连接于支撑架上,且滑动件的滑动杆沿水平方向设置。
具体地,以端盖仓202为四方柱体结构为例进行说明。端盖仓202用于容纳端盖的柱体结构由四根立柱204构成,四根立柱204均竖向设置且相互平行。在四根立柱204构成的柱体结构的外侧设置有支撑架205。支撑架205可以为四根支撑柱或其他结构,以四根支撑柱的结构为例,四根支撑柱围合在四根立柱204构成的柱体结构的外侧,四根支撑柱竖向设置且相互平行。任一根立柱204可直接通过滑动件与对应的支撑柱连接,使得立柱204能够向靠近或远离相应支撑柱,或向远离或靠近端盖仓202轴线的方向滑动。当立柱204向靠近相应的支撑柱或远离端盖仓202轴线的方向滑动时,则四根立柱204围合成 的柱体结构的横截面积增大,能够容纳更大规格的端盖;当立柱204向远离相应的支撑柱或靠近端盖仓202轴线的方向滑动时,四根立柱204围合成的柱体机构的横截面积减小,用于容纳较小规格的端盖。
可以理解的是,作为另一种可实现的方式,位于端盖仓202同一侧的两根支撑柱之间通过第一横杆连接,与这两个支撑柱同一侧的两根立柱204分别通过滑动件连接于第一横杆上;位于端盖仓202另一侧的两根支撑柱之间通过第二横杆连接,与这两个支撑柱同一侧的两根立柱204分别通过滑动件连接于第二横杆上。通过调整四根立柱204的位置或其中两个立柱204的位置,实现对端盖仓202容纳空间的调节,以适应容纳不同规格端盖的需求。端盖仓202的支撑架205结构以及立柱204与支撑架205之间的配合方式不一一列举。根据所需生产的电池规格变化需求,可选择采用不同的端盖仓202结构。
在一个具体的实施例中,端盖加装单元还包括端盖检测组件;端盖检测组件固定设置于端盖输送线201上方且位于端盖储存组件一侧,且所述端盖仓和所述端盖检测组件沿所述端盖输送线的输送方向顺序设置。其中,端盖检测组件用于探测端盖上凹陷的深度,以确定端盖的正面或背面。具体地,端盖检测组件可采用高度传感器。由于端盖的正面和背面设置有不同深度的凹陷,正面的凹陷的设置,与电池模组中电芯的上端结构相适应,便于端盖盖合到电池模组上侧时,能够与电池模组中的电芯相贴合。
由于通过人工或其他自动添加结构在向端盖仓202中添加端盖时,并未判断端盖的正面的朝向,通过端盖检测组件探测端盖凹陷的深度,判断端盖的正面是否朝下,能够提高端盖检测效率,降低电池的不良率。若端盖的正面朝下,则将端盖投放到端盖输送线201上,以便盖合到电池模组上;若端盖的背面朝下,则将该端盖移出端盖输送线201。其中,端盖检测组件位于端盖储存组件一侧,且端盖储存组件和端盖检测组件沿端盖输送线201的输送方向顺序设置。即端盖由端盖储存组件投放到端盖输送线201上后,再由端盖检测组件对端盖上的凹陷进行检测,判断端盖的正面是否朝下。
在一个具体的实施例中,端盖加装单元还包括端盖压紧组件和电池模组上料线206;电池模组上料线206与端盖输送线201相互平行设置;
端盖压紧组件包括端盖取料支架208、端盖取料机械手209和压紧块;端盖取料支架208的顶梁横跨端盖输送线201和电池模组上料线206上方,压紧块通过直线驱动件连接于顶梁下侧,端盖取料机械手 209滑动连接于顶梁侧方。
本发明的方案中,采用与端盖输送线201平行设置的电池模组上料线206用于输送配组后的电池模组,端盖输送线201只用于输送端盖,端盖经由端盖取料机械手209从端盖输送线201上移送至电池模组上料线206上方,并盖合到电池模组上料线206上输送的电池模组上侧。端盖取料机械手209滑动设置于端盖取料支架208的顶梁上,使端盖取料机械手209能够沿顶梁的长度方向滑动,从而由端盖输送线201的上方滑动至电池模组上料线206的上方;端盖取料支架208包括顶梁和位于顶梁两端的顶梁支脚,其中一个顶梁支脚可直接固定于端盖输送线201的侧方,另一顶梁支脚固定于电池模组上料线206侧方,使顶梁横跨于端盖输送线201和电池模组上料线206上方。
并且,在顶梁的下侧固定设置有压紧块;压紧块通过直线驱动件与顶梁连接。直线驱动件的驱动轴竖向设置,且其活动端与压紧块连接。压紧块位于电池模组上料线206上方。端盖取料机械手209与压紧块沿电池模组上料线206的输送方向顺序设置;当端盖取料机械手209抓取端盖输送线201上的端盖并将端盖盖合至电池模组上料线206上的电池模组上侧后,直线驱动件驱动压紧块向下运动,使压紧块向下压紧端盖,使端盖更稳定、紧固地贴合在电池模组的电芯上。其中,为避免压紧块压紧端盖过程中造成电芯的损伤,压紧块的下侧可设置弹性层,以降低压紧块压紧过程中对电芯的过度碰撞作用。其中,端盖取料机械手209可滑动设置于顶梁的侧方,压紧块设置于顶梁下方,便于直线驱动件驱动压紧块在竖直方向运动以执行压紧动作。
其中,为便于结构的紧凑,还设置有电池模组转运线207;电池模组转运线207与电池模组上料线206相互平行设置,且其输送方向相反,电池模组转运线207上的电池模组输送至焊接结构。电池模组转运线207与焊接机构的加工料输送线106,二者可为同一条输送线,也可为首尾相互靠近的两条输送线,即电池模组转运线207的尾端靠近加工料输送线106的首端,且电池模组转运线207与加工料输送线106位于同一直线上,使电池模组转运线207上输送的电池模组能够直接输送到加工料输送线106上,以起到连续输送电池模组至电池模组输送线的目的。
进一步地,为便于载具输送线107上输送的载具循环应用于输送电芯,载具输送线107的输送方向可与加工料输送线106的输送方向相反,使载具输送线107将载具输送至配组机构,以循环利用。具体地,载具输送线107与电池模组上料线206的输送方向相同且相互平 行,但载具输送线107和电池模组上料线206位于不同的直线。并且,在载具输送线107和电池模组上料线206的上方设置载具转料机械手,用于将载具输送线107上的载具转运至电池模组上料线206上。可以理解的是,当没有盛放电芯的空载具由载具输送线107转运至电池模组上料线206上时,空的载具位于电池模组上料线206的首端。当空的载具转运至电池模组上料线206上后,再将配组后的电芯抓取到电池模组上料线206上的载具内,配组后的电池模组中的电芯盛放于载具内,以便于在各输送线上输送。其中,载具转料机械手可以是设置于横跨载具输送线107和电池模组上料线206上方的龙门架上,也可以是其他结构的多维转轴机械手,只要能够实现将载具输送线107上的空载具转运到电池模组上料线206的首端即可。
在一个具体的实施例中,取补料单元包括视觉检测组件和取补料机械手;视觉检测组件固定设置于电池模组上料线206上方,且视觉检测组件、取补料机械手与端盖取料支架208沿电池模组上料线206的输送方向顺序设置;
取补料机械手固定于电池模组上料线206一侧,用于根据视觉检测组件的检测从电池模组上料线206上的电池模组中取出或向电池模组中补入电芯。
具体地,视觉检测组件可采用CCD视觉检测器件;配组后的电池模组移送至电池模组上料线206上。视觉检测组件对在电池模组上料线206上输送的电池模组进行监测,对任一电池模组中出现电芯缺漏或多余电芯的情况,或者根据电池规格要求,需取出特定位置的电芯或在特定位置补入电芯时,则由设置于电池模组上料线206一侧的取补料机械手向该电池模组中添加电芯或将多余的电芯取出。可以理解的是,为便于电芯的补料或取出后电芯的存放,可在电池模组上料线206一侧设置电芯暂存区域。
配组后的电池模组移送至电池模组上料线206上进行输送,在输送过程中,视觉检测组件对电池模组上料线206上的电池模组进行检测;根据视觉检测组件的检测情况,取补料机械手向电池模组中添加缺漏的电芯或取出多余的电芯;然后,由端盖取料机械手209将端盖输送线201上的端盖取下,移送至电池模组上料线206上方并盖合到电池模组上侧,再由压紧块将端盖压紧于电池模组上。加装端盖后的电池模组即可输送至焊接机构执行焊接作业。其中,电池模组上料线206与端盖输送线201的输送方向可以相同,也可以不相同。作为一种具体的实现方式,电池模组上料线206与端盖输送线201的输送方向 相同,使电池模组上料线206与端盖输送线201能够并排设置,能够节约场地,减小配组机构的长度。
在一个具体的实施例中,取补料单元还包括电池模组挡块和挡块驱动件;挡块驱动件的驱动轴水平设置,且垂直于电池模组上料线的输送方向,电池模组挡块朝向电池模组上料线。具体地,视觉检测组件、电池模块挡块、端盖取补料机械手沿电池模组上料线206的输送方向顺序设置。当视觉检测组件检测到电池模组中需进行取或补料时,则由电池模组挡块挡停电池模组,由取补料机械手执行取或补料后,再继续向前输送电池模组。
作为其中一种可实现的方式,电池模组挡块可由挡块驱动件驱动而直线运动,挡块驱动件的驱动轴水平设置,且与电池模组上料线206的输送方向垂直。当需要挡停电池模组时,挡块驱动电池模组件驱动电池模组挡块由电池模组上料线206的侧方向靠近中心的位置的运动,以挡停电池模组;而当无需挡停电池模组时,电池模组挡块位于电池模组上料线206的侧方,不会影响电池模组的输送。作为另一种可实现的方式,电池模组挡块可采用单向转动的结构;电池模组挡块可由垂直于电池模组上料线206输送方向的位置向电池模组输送线的输送方向转动。当无需挡停电池模组时,电池模组挡块灵活的随着电池模组的输送而自由转动,或转动到电池模组上料线206侧方,当需要挡停电池模组时,则使挡块转动至垂直于电池模组上料线206输送方向的位置,并定位在此,不再转动;当取或补料完成后,再回复到自由转动状态。
在一个具体的实施例中,配组机构还包括配组单元,该配组单元配组机构还包括电芯上料平台210和上料机械手216,还包括第一驱动组件212;第一驱动组件包括第一驱动轴和第一推板;第一驱动轴与电芯上料平台的长度方向平行,且位于电芯上料平台一侧,第一驱动轴一端与第一推板固定连接,且第一推板的板面由电芯上料平台一侧向电芯上料平台延伸,且第一推板的板面垂直于电芯上料平台的长度方向。第一驱动组件212设置于电芯上料平台210的一侧,第一驱动组件212用于推动电芯由电芯上料平台210的首端向电芯上料平台210的尾端移动,上料机械手216设置于电芯上料平台210一侧,且靠近电芯上料平台210的首端。
电芯上料平台210为电芯输送区域,其具有一定的长度;第一驱动组件212可设置于电芯上料平台210上侧。作为其中一种具体的实现方式,第一驱动组件212包括第一驱动组件本体、第一驱动轴和第 一推板;第一驱动轴的一端滑动设置于第一驱动组件本体内,另一端与第一推板固定连接,且第一驱动轴垂直于第一推板。第一推板的板面垂直于电芯上料平台210,且垂直于电芯上料平台210的长度方向;第一驱动轴平行于电芯上料平台210的长度方向设置。第一推板由电芯上料平台210的一侧向电芯上料平台210上延伸,使第一推板位于电芯上料平台210的首端。通过第一驱动组件212的第一驱动轴带动第一推板沿垂直于电芯上料平台210长度方向的方向直线运动,以推动电芯上料平台210上的电芯由电芯上料平台210的首端向尾端移动。优选第一驱动组件本体固定设置于电芯上料平台210的侧方。
可以理解的是,可在电芯上料平台210上放置相应规格的载具,载具用于盛放电芯。本发明的技术方案中,采用上料机械手216移送电芯。上料机械手216设置于电芯上料平台210靠近首端的位置,其能够同时抓取多个电芯,并且能够调控单排或单个抓取电芯,也即能够调整一次取/放电芯的数量。例如,可同时抓取10×16共160支电芯,若需配组10×10的电池模组,则当上料机械手216携带160支电芯移动至电芯上料平台210上载具的上方时,上料机械手216能够只放下10×10共100支电芯在载具中,还有10×6共60支电芯仍吸附于上料机械手216上,等待放置于下一载具中。通过上料机械手216将对应数量电芯放置到相应规格的载具内,运送到电芯上料平台210尾端,再由电芯转运机械手转移至电池模组上料线206上的载具内,形成配组后的电池模组。
其中,电芯上料平台210和电池模组上料线206可相互平行设置,且其输送方向相反;电芯转运机械手可设置在电芯上料平台210的尾端,则在电芯上料平台210上配组后的电池模组输送至电芯上料平台210的尾端后,由电芯转运机械手转运至电池模组上料线206上时,电池模组位于电池模组上料线206的首端,电池模组由电池模组上料线206输送,以进行视觉检测、取/补料、加装端盖等作业。其中,用于取补料的电芯暂存区域即可设置在电芯上料平台210与电池模组上料线206之间的区域。
在一个具体的实施例中,配组机构的配组单元还包括载具循环平台211,载具循环平台211与电芯上料平台210并排设置;电芯上料平台210的首端与载具循环平台211的尾端位于同一端,电线上料平台的尾端与载具循环平台211的首端位于同一端;
电芯上料平台210的尾端设置有第二驱动组件213,第二驱动组件213的驱动轴水平设置且垂直于电芯上料平台210的长度方向;
载具循环平台211的一侧设置有第三驱动组件214,第三驱动组件214靠近载具循环平台211的首端,第三驱动组件214的驱动轴水平设置且平行于载具循环平台211的长度方向;
载具循环平台211的尾端设置有第四驱动组件215,第四驱动组件215的驱动轴水平设置且垂直于载具循环平台211的长度方向。
第二驱动组件213包括第二驱动组件本体、第二驱动轴和第二推板。第二驱动轴的一端滑动设置于第二驱动组件本体内,另一端与第二推板固定连接,且第二驱动轴垂直于第二推板。第二驱动轴垂直于电芯上料平台210的长度方向;第二推板竖向设置,第二推板的板面平行于电芯上料平台210的长度方向,且第二推板由电芯上料平台210的尾端向电芯上料平台210的首端延伸,使第二推板位于电芯上料平台210远离载具循环平台211的一侧。当第二驱动轴直线运动,以带动第二推板由电芯上料平台210远离载具循环平台211的一侧向靠近载具循环平台211的一侧运动时,第二推板将电芯上料平台210上取完电芯后的空置载具推送到载具循环平台211上。其中,第二驱动组件本体优选固定设置在载具循环平台211的首端。
第三驱动组件214包括第三驱动组件本体、第三驱动轴和第三推板。第三驱动轴的一端滑动设置于第三驱动组件本体内,另一端与第三推板固定连接,且第三驱动轴垂直于第三推板。第三驱动轴平行于电芯上料平台210的长度方向;第三推板竖向设置,第三推板的板面垂直于载具循环平台211的长度方向,且第三推板由载具循环平台211的一侧向载具循环平台211上延伸,使第三推板位于载具循环平台211的首端。当第三驱动轴直线运动,以带动第三推板由载具循环平台211的首端向尾端运动时,第三推板将载具循环平台211上的空置载具推送到载具循环平台211的尾端。其中,第三驱动组件本体优选设置在载具循环平台211的侧方。
第四驱动组件215包括第四驱动组件本体、第四驱动轴和第四推板。第四驱动轴的一端滑动设置于第四驱动组件本体内,另一端与第四推板固定连接,且第四驱动轴垂直于第四推板。第四驱动轴垂直于循环上料平台的长度方向;第四推板竖向设置,第四推板的板面平行于载具循环平台211的长度方向,且第四推板由载具循环平台211的尾端向载具循环平台211的首端延伸,使第四推板位于载具循环平台211远离电芯上料平台210的一侧。当第四驱动轴直线运动,以带动第四推板由载具循环平台211远离电芯上料平台210的一侧向靠近电芯上料平台210的一侧运动时,第四推板将载具循环平台211上的空置 载具推送到电芯上料平台210上,用于盛装下一批电芯。其中,第四驱动组件本体优选固定设置在电芯上料平台210的首端。
其中,电芯上料平台210与载具循环平台211可优选具有相同长度;且二者并排设置。电芯上料平台210的首端与载具循环平台211的尾端之间设置有第一通道,电芯上料平台210的尾端与载具循环平台211的首端之间设置有第二通道。第一通道和第二通道仅为用以说明电芯上料平台210与载具循环平台211之间能够实现电芯的相互转移,并不一定需额外设置通道。
例如,将电芯上料平台210与载具循环平台211直接紧靠在一起,且电芯上料平台210尾端与载具循环平台211的首端之间不设置用于间隔二者的格挡物,则电芯上料平台210上的载具通过第二驱动组件213即可直接推送到载具循环平台211上;同样,载具循环平台211的尾端与电芯上料平台210的首端之间不设置用于间隔二者的格挡物,则载具循环平台211上的载具通过第四驱动组件215即可直接推送到电芯上料平台210上。
具体地,先将相应规格的多个载具放置到电芯上料平台210上;由上料机械手216将电芯转移至载具上,然后由第一驱动组件212推动盛装由电芯的载具向电芯上料平台210的尾端移动。当电芯移动到电芯上料平台210的尾端时,可由电芯转运机械手将同一载具中的所有电芯移送至电池模组上料线206上的载具内,形成配组后的电池模组。
载具上的电芯被取出后,空置的载具由第二驱动组件213推送至载具循环平台211上,并由第三驱动组件214向载具循环平台211的尾端推送;到达载具循环平台211的尾端后,再由第四驱动组件215向电芯上料平台210上推送,空置的载具重新进入到电芯上料平台210,用于盛装新的电芯,重新用于配组和输送电芯。
其中,第一驱动组件212和第三驱动组件214的驱动轴的行程等于或大于载具沿电芯上料平台210长度方向的长度;第二驱动组件213和第四驱动组件215的驱动轴的行程等于或大于载具沿电芯上料平台210宽度方向的宽度。
在一个具体的实施例中,配组机构还包括上料机械手216;上料机械手216靠近电芯上料平台210的首端;上料机械手216包括支板217、卸料网板218和吸盘,卸料网板218固定于支板217一侧,支板217与卸料网板218相互平行设置,且支板217与卸料网板218之间设置吸盘;
吸盘包括至少一个吸盘驱动件222和至少一个取料头219,吸盘驱动件222的固定端固定于支板217上,且吸盘驱动件222的驱动轴垂直于卸料网板218设置,吸盘驱动件222的驱动轴的一端连接取料头219的一端,取料头219的另一端朝向卸料网板218的网孔。
以上料机械手216的吸盘朝下的结构为例进行具体说明。参见图5所示,支板217、卸料网板218和吸盘均水平设置,可以相互平行。支板217固定于上料机械手216的机械手支臂上,机械手支臂可采用常规的机械手支臂结构,也可采用改进的结构,只要能够执行空间内多维的灵活运动即可。
例如,支板217的上侧固定在支板驱动组件223的活动端;支板驱动组件223的驱动轴呈竖向设置,且支板驱动组件223的固定端的一侧固定于驱动组件固定架224上。驱动组件固定架224滑动设置于第一支撑平台上;第一支撑平台包括第一支撑平台固定架225、第二支撑平台固定架226和支撑平台驱动组件227。支撑平台驱动组件227的固定端和第二支撑平台固定架226均固定设置于第一支撑平台固定架225的同一侧。第二支撑平台固定架226和驱动组件固定架224为具有中空通道的框架结构;并且,第二支撑平台固定架226的中空通道的轴线水平,在第二支撑平台固定架226上下相对的两个侧壁上设置滑道,驱动组件固定架224的一侧壁穿过两滑道,使驱动组件固定架22挂设于第二支撑平台固定架226上。支撑平台驱动组件227的活动端位于第二支撑平台固定架226的中空通道内,且其一端与驱动组件固定架224位于第二支撑平台固定架226中空通道内的侧壁固定连接。第一支撑平台固定架225滑动设置于水平设置的第二支撑平台上;第一支撑平台固定架225沿第二支撑平台的滑动方向与驱动组件固定架224沿第二支撑平台固定架226的滑动方向垂直。滑动设置可为现有常规设置状态。其中,各驱动组件或驱动件可为汽缸、液压缸、伺服电机驱动组件等驱动组件。
卸料网板218可通过导向支杆220等结构固定于支板217下侧,使卸料网板218与支板217之间具有间隔;吸盘即设置于支板217与卸料网板218之间的间隔中。
吸盘驱动件222的固定端固定于支板217上,吸盘驱动件222的驱动轴一端位于吸盘驱动件222固定端内,另一端作为活动端;驱动轴能够往复运动。其驱动轴竖向设置,且驱动轴的活动端与取料头219连接,以推动取料头219上下运动。吸盘可包括多排取料头219,各排取料头219可并排设置,且任一排取料头219中的任一取料头219的 一端可固定于一固定板221下侧,吸盘驱动件222的驱动轴的活动端固定连接于该固定板221上侧。则一个吸盘驱动件222对应驱动一排取料头219。
当设置有多排取料头219和多个吸盘驱动件时,每一排或一个取料头219均对应设置有一吸盘驱动件222;并且,一个吸盘驱动件222对应控制一排或一个取料头219的上下运动。作为其中一种可实现的方式,吸盘可包括多个取料头219,多个取料头219阵列排布直接构成。作为另一种可实现的方式,吸盘也可以包括多个子吸盘,多个子吸盘并列设置。任一子吸盘包括固定板221和并排/并列设置的多个取料头219;固定板221可条状结构,该子吸盘的任一取料头219的一端固定于固定板221下侧,该子吸盘的多个取料头219均位于固定板221下侧,形成一排或一列。
当一个吸盘驱动件222控制一排取料头219时,多个吸盘驱动件222沿支板217的长度或宽度方向排布;当一个吸盘驱动件222控制对应控制一个取料头219的动作时,多个吸盘驱动件222的排布方式与取料头219的排布方式相同,可为阵列排布。
当采用取料头219与固定板221的结构时,任意两个固定板221不连接,各自独立动作。并且,导向支杆220穿过固定板221,固定板221能够相对于导向支杆220滑动,从而起到导向固定板221竖直方向运动的目的。
例如,当一排取料头219有10个,且有16排时,每一排的10个取料头219并排设置,且各取料头219的上端固定连接于一固定板221下侧,固定板221上侧固定连接一吸盘驱动件222的驱动轴,吸盘驱动件222固定端固定于支板217上;且对应设置16个吸盘驱动件,每一个吸盘驱动件222的下侧对应设置有一排上述结构的取料头219。或者,作为另一种可实现的方式,每一个取料头219均对应设置一个吸盘驱动件222,任一取料头219的下端朝向卸料网板218的网孔,上端固定连接对应吸盘驱动件222的驱动轴,吸盘驱动件222的上端固定连接于支板217上。该上料机械手216最多能够抓取160个电芯。
进一步地,卸料网板218具有多个网孔;网孔的数量可等于或大于取料头219的数量;任一取料头219的下端朝向卸料网板218上的网孔,且网孔的孔径小于电芯的横截面的直径,大于取料头219的直径,使取料头219能够由网孔中穿过,而电芯无法穿过网孔。当吸盘驱动件222的驱动轴推动固定板221向下运动时,可带动取料头219向下运动,其穿过卸料网板218,使取料头219能够吸附电芯。待将电 芯移送至指定位置,需将电芯放下时,吸盘驱动件222的驱动轴带动取料头219向上运动,取料头219回到卸料网板218上方,位于卸料网板218下方的电芯无法穿过网孔而与取料头219分离。其中,取料头219可以为磁性取料头219或真空取料头219等。同时,根据上料需求,也可使吸盘驱动件与取料头219一一对应设置,进而实现取料头219的单个控制。本具体的方案中,可采用一个吸盘驱动件可控制一排取料头219的结构,可满足常规生产需求,又能够简化结构。
其中,为适应不同规格电池模组的配组需求,当一个吸盘驱动件对应控制一排取料头219时,可设置两个上料机械手,两个上料机械手均设置于电芯上料平台首端的侧方,且使两个上料机械手的吸盘驱动件的排布方向相互垂直。则一个机械手可用于调控所需配组的电池模组中电芯排布的长度,另一机械手可用于调控所需配组的电池模组中电芯排布的宽度。当一个吸盘驱动件对应只控制一个取料头219时,则只需配置一个上料机械手即可。
在一个具体的实施例中,上料机构包括物电芯上料仓303和电芯储料仓,还包括料转运单元和空盘储料仓;物料转运单元包括龙门架301和设置于龙门架301上侧的物料转运机械手302,电芯上料仓303、电芯储料仓304和空盘储料仓305并排设置于龙门架301内侧。
参见图6和图7所示,物料转运机械手302架设在龙门架301顶部。其包括物料抓取件、吊挂件、一个支撑梁和两个相互平行设置的支臂;支臂固定于龙门架301顶部,支撑梁的一端滑动设置于一支臂上,另一端滑动设置于另一支臂上,吊挂件吊挂于支撑梁下方,且与支撑梁滑动连接,物料抓取件固定于吊挂件底部,其中,吊挂件为可伸缩支架,上述结构实现物料转运机械手302的三维运动。
电芯上料仓303设置在靠近上料机械手216的一侧,电芯储料仓304和空盘储料仓305排列成一排,便于物料转运机械手302将其他取料单元上的物料转运至电芯上料仓303和电芯储料仓304。其中,电芯储料仓304可储存多层电芯料。在电芯上料机构中,电芯盛装于载具中从其他机构转运过来,再经由物料转运机械手302将电芯和盛装有电芯的载具一起搬运到电芯上料仓303和电芯储料仓304中。在上料过程中,均使用最大规格的载具,使得一次能够输送的电芯数量多,提高电芯输送效率。电芯储料仓304可采用四根立柱围合成的柱体结构,只要能够起到限定电芯位置、储存电芯的作用即可。
该电芯储料仓304中可层叠存放多层电芯。可将部分由其他取料单元输送过来的电芯先存放于该电芯储料仓304中,待取料单元由其 他地方将电芯输送过来之前,物料转运机械手302可先将电芯储料仓304中存储的电芯转运至电芯上料仓303中,由上料机械手216将电芯移送至电芯上料平台210上。上料机械手216在上料过程中,只抓取电芯,电芯上料仓303中空置的载具再由物料转运机械手302移送至空盘储料仓305中。其中,电芯上料仓303、电芯储料仓304和空盘储料仓305的上端均是开口的,便于电芯和/或载具的取/放。
进一步地,上料机构还包括送料小车。送料小车上侧呈矩阵式排列设置有多个电芯存放仓,每一个电芯存放仓可存放多层电芯,每一层电芯的数量为最大规格的载具盛装的电芯数量。在送料小车中输送的电芯,也是盛放在载具中,多个载具层叠摆放,以使电芯层叠摆放。送料小车的底部设置滑轮,便于送料小车的移动,送料小车可满载电芯运动到龙门架301下部。当送料小车位于龙门架301下部时,电芯上料仓303、电芯储料仓304和空盘储料仓305均位于送料小车的一侧。
物料转运机械手302将送料小车上的电芯连带载具一起移送至电芯上料仓303和电芯储料仓304;上料机械手216将电芯上料仓303中的电芯移送至电芯上料平台210,空置的载具移送至空盘储料仓305。待送料小车上有空置的电芯存放仓时,可将空盘储料仓305中的载具移送至送料小车上,用于再次盛装电芯。待送料小车上的电芯全部移出后,送料小车由龙门架301下移出,到电芯存放位置取电芯,如此往复,完成电芯的上料;送料小车在电芯存放位置取电芯过程中,电芯储料仓304中的电芯可用于继续向电芯上料平台210提供电芯,以连续的上料。
进一步,当送料小车位于龙门架301下部时,送料小车位于物料转运机械手302的下方。为避免送料小车滑动位置而影响物料转运机械手302取料的精准性,在龙门架301的下侧设置有小车定位单元306。小车定位单元306可采用气缸或液压缸等机构,且并使其驱动轴的一端与送料小车接触;优选采用四套小车定位单元306,四套小车定位单元306的驱动轴均朝向送料小车;当小车定位单元306的驱动轴水平设置时,可在送料小车的四周各设置一套小车定位单元306,增强对送料小车定位的稳定性。
本发明的焊接系统,包括上料结构、配组机构和焊接机构,上料机构采用送料小车和物料转运单元、电芯上料仓、电芯储料仓和空盘储料仓的结构,实现电芯的连续上料;配组机构采用上料机械手、电芯上料平台和载具循环平台,且上料机械手能够单排/单个控制电芯的取/放,实现配组不同规格的电池模组,并且,其采用取补料单元进一 步增强对各种特定要求的电池模组的配组能力,采用端盖加装单元加装端盖后,完成电池模组的配组过程;配组后的电池模组输送至焊接机构执行焊接,焊接机构的焊接平台采用定位网板结构,即能够进一步压紧端盖,又能够实现对焊接位置或形态的限定。
最后,本发明的方法仅为较佳的实施方案,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种焊接系统,其特征在于,包括:
    上料机构,所述上料机构包括并排设置的电芯上料仓和电芯储料仓,所述电芯储料仓的上部设置有传感器;
    配组机构,所述配组机构包括电芯上料平台和至少一个上料机械手,所述电芯上料仓和所述上料机械手设置于所述电芯上料平台的首端一侧;
    焊接机构,所述焊接机构设置于所述电芯上料平台尾端一侧,所述焊接机构包括焊接单元和电池模组输送线;
    所述焊接单元包括焊接头和焊接平台,所述焊接平台位于所述电池模组输送线的上方,且所述焊接头位于所述焊接平台的上方,所述焊接平台具有中空孔道,所述中空孔道内嵌设有定位网板,所述定位网板具有多个小孔,所述多个小孔的排列方式与焊料中电芯的排列方式相同。
  2. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述电池模组输送线包括导轨和滑动设置于所述导轨上侧的顶升组件,所述顶升组件的上端设置有用于承载电池模组的托盘,且所述导轨的一端位于所述焊接平台下方。
  3. 根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述托盘的相对两侧设置有电池模组定位组件,所述电池模组定位组件包括托盘挡块和驱动所述托盘挡块直线运动的电池模组定位驱动器,所述托盘挡块突出于所述托盘上端面,且所述电池模组定位驱动器的驱动轴朝向所述托盘的中心。
  4. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述配组机构包括端盖输送线和端盖储存组件;
    所述端盖储存组件架设于所述端盖输送线上方,所述端盖储存组件包括端盖仓和位于所述端盖仓底部的端盖投放器,所述端盖投放器 包括夹持件和托举件,且所述托举件位于所述夹持件的下方。
  5. 根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述端盖仓包括多根立柱;多根所述立柱相互平行且竖向设置,以围合成用于容纳端盖的柱体结构;
    所述柱体结构的外侧设置有支撑架;任一所述立柱通过滑动件滑动连接于所述支撑架上,且所述滑动件的滑动杆沿水平方向设置。
  6. 根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述配组机构还包括端盖压紧组件和电池模组上料线;所述电池模组上料线与所述端盖输送线相互平行设置;
    所述端盖压紧组件包括端盖取料支架、端盖取料机械手和压紧块;所述端盖取料支架的顶梁横跨所述端盖输送线和所述电池模组上料线上方,所述压紧块通过直线驱动件连接于所述顶梁下侧,所述端盖取料机械手滑动连接于所述顶梁侧方。
  7. 根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述配组机构还包括视觉检测组件和取补料机械手;
    所述视觉检测组件固定于所述电池模组上料线上方,且所述视觉检测组件、所述取补料机械手与所述端盖取料支架沿所述电池模组上料线的输送方向顺序设置;
    所述取补料机械手固定于所述电池模组上料线一侧,用于根据所述视觉检测组件的检测从所述电池模组上料线上的电池模组中取出或向电池模组中补入电芯。
  8. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,
    所述配组机构还包括第一驱动组件;所述第一驱动组件包括第一驱动轴和第一推板;所述第一驱动轴与所述电芯上料平台的长度方向平行,且位于所述电芯上料平台一侧,所述第一驱动轴一端与所述第一推板固定连接,且所述第一推板的板面由所述电芯上料平台一侧向所述电芯上料平台延伸,且所述第一推板的板面垂直于所述电芯上料平台的长度方向。
  9. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,
    所述配组机构还包括载具循环平台,所述载具循环平台与所述电芯上料平台并排设置;所述电芯上料平台的首端与所述载具循环平台的尾端位于同一端,所述电线上料平台的尾端与所述载具循环平台的首端位于同一端;
    所述电芯上料平台的尾端设置有第二驱动组件,所述第二驱动组件的驱动轴水平设置且垂直于所述电芯上料平台的长度方向;
    所述电芯循环平台的一侧设置有第三驱动组件,所述第三驱动组件靠近所述电芯循环平台的首端,所述第三驱动组件的驱动轴水平设置且平行于所述电芯循环平台的长度方向;
    所述电芯循环平台的尾端设置有第四驱动组件,所述第四驱动组件的驱动轴水平设置且垂直于所述电芯循环平台的长度方向。
  10. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述上料机械手包括支板、卸料网板和吸盘,所述卸料网板固定设置于所述支板一侧,所述支板与所述卸料网板相互平行设置,且所述支板与所述卸料网板之间设置所述吸盘;
    所述吸盘包括至少一个吸盘驱动件和至少一个取料头,所述吸盘驱动件的固定端固定于所述支板上,且所述吸盘驱动件的驱动轴垂直于所述卸料网板设置,所述吸盘驱动件的驱动轴的一端连接所述取料头的一端,所述取料头的另一端朝向所述卸料网板的网孔。
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