CN219832741U - 锂电池装配生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了锂电池装配生产线，该生产线包括治具输送线，电池治具上设有输送保持机构，输送保持机构在执行输送动作的第一行程对电池进行定位夹紧；入壳工装，对中部在执行入壳动作的第二行程对电池进行定位夹紧；焊接工装，焊接固定机构在执行焊接动作的第三行程对电池进行定位夹紧；第一行程、第二行程和第三行程共同组成电池在治具输送线上的装配加工行程。通过上述设置，在锂电池的装配过程中，不管是输送、入壳还是焊接，均由不同的机构对电池进行限位约束，保障了电池装配的全过程具有高度的稳定性和同一性，减少了不同工位之间转运后的繁琐对位过程，也能够稳定的维持电池装配中的各种状态，有利于保证最终成品的质量。

Description

锂电池装配生产线

技术领域

本发明涉及锂电技术领域，尤其涉及锂电池装配生产线。

背景技术

锂电池加工生产是现在新能源中火热的行业，其整体制造工艺较为繁琐复杂，整体上可以化为前段、中段和后段三个行程，前段工艺主要集中于原料的制备，中段工艺主要集中在于电池的装配，而后段工艺则主要集中在对电池的测试、分容等，从而形成一个完整的锂电池。

其中装配行程也包括了较多工序，以方形电池为例，其在得到顶盖、两片电芯、铝壳这三种原料之后，需要经过投料、合芯、贴胶、极耳处理、入壳、压装、顶盖焊接等一整套装配工序，才能组装成一个完整的电池。

现有技术中针对入壳、压装和焊接这几个合芯工序，均有设计对应的设备，如入壳机、压装机或顶盖焊接机，能够很好的满足每个工序的要求。但是，在现有的锂电加工工艺中，不管是将上述多个工位分散布置，还是将其排布成整线，都需要将电芯、顶盖及外壳进行转运，因此电芯、顶盖及外壳在不同的工位处，需要经过多次的约束定位后装配、解除约束后转运的过程，不仅操作麻烦、容易损伤电池，而且在电池的装配生产过程中，只有少数行程是被严格限位约束的，如入壳动作时、或压装动作时、或焊接动作时，而除了这几个动作之外，电芯、顶盖及外壳都是处于较自由的状态的。

而这样的自由状态，会导致每次加工执行动作时都需要重新进行定位，影响生产效率；更严重的是，难以保持不同工位处加工后的产品质量，如入壳和压装后，铝壳与顶盖之间只是处于压合扣接的状态，在转运至焊接工位的过程中，铝壳会产生回弹现象，导致压装的效果受损，难以满足后续焊接时铝壳和顶盖之间的对齐度要求，最终会影响产品的质量。

发明内容

为了解决现有技术中的缺陷，本发明提出锂电池装配生产线。

本发明采用的技术方案是，锂电池装配生产线，包括，

治具输送线，其上输送有电池治具，所述电池治具上设有输送保持机构，所述输送保持机构在执行输送动作的第一行程中对电池进行定位夹紧；

入壳工装，其包括对中部，所述对中部在所述入壳工装执行入壳动作的第二行程中对所述电池进行定位夹紧；

焊接工装，其包括焊接固定机构和焊头机构，所述焊接固定机构在所述焊头机构执行焊接动作的第三行程中对所述电池进行定位夹紧；

所述入壳工装和所述焊接工装均位于所述治具输送线的输送路径上，且所述第一行程、第二行程和第三行程共同组成所述电池在所述治具输送线上的装配加工行程。

优选的，所述电池治具上设有放置顶盖的安装座，所述输送保持机构包括夹持限位安装架和多组夹持限位组件，所述夹持限位安装架位于所述安装座的两侧，所述夹持限位组件包括：

夹持限位双向丝杆，其两端转动设置于所述夹持限位安装架上，且所述夹持限位双向丝杆上开设有两段反向的螺纹；

动力机构，其与所述夹持限位双向丝杆驱动连接；

两个夹持限位件，沿所述夹持限位双向丝杆的长度方向滑动连接于所述夹持限位安装架上，并分别与所述夹持限位双向丝杆的两端螺纹配合，两个所述夹持限位件适于分别与所述顶盖的相对两侧面抵接。

优选的，所述对中部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；所述入壳工装还包括：

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；

入壳机构，用于拿取铝壳并套入电芯上。

优选的，所述入壳工装还包括导向机构，

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，所述活动支架上设有成对的滑轨，所述铝壳夹持对位机构包括成对的铝壳夹持板，每个所述铝壳夹持板均对应配合于一条所述滑轨上，所述驱动机构的输出端与所述铝壳夹持板连接；

所述电芯夹持对位机构包括成对的电芯夹持件，每个电芯夹持件均连接于一个所述铝壳夹持板。

优选的，所述焊接固定机构包括保护盖、承托爪、升降电机，所述承托爪位于所述电芯的下方，且所述承托爪与所述保护盖之间形成有容置电芯的空间，所述升降电机驱使所述保护盖和/或承托爪相互靠近以固定所述电芯。

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焊接输送线上，所述活动框滑动连接于所述固定框上；

所述承托爪固定于所述活动框上，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，还包括压装工装和夹紧工装，其处于所述入壳工装和所述焊接工装之间，并位于所述治具输送线的输送路径上，所述夹紧工装在所述压装工装执行压装动作的第四行程对所述电池进行定位夹紧。

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，所述生产线还包括：入壳输送线，所述入壳工装内固定有铝壳且受驱沿所述入壳输送线运动；所述治具输送线与所述入壳输送线之间存在相互平行的入壳段，所述电池治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；和/或，

压装输送线，所述夹紧工装受驱沿所述压装输送线运动；所述压装输送线与所述治具输送线之间具有相互平行的压装段，所述电池治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；和/或；

焊接输送线，所述焊接工装受驱沿所述焊接输送线运动；所述治具输送线与所述焊接输送线之间存在相互平行的焊接段，所述电池治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。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、在锂电池的装配过程中，不管是输送、入壳还是焊接，均由不同的机构对电池进行限位约束，保障了电池装配的全过程具有高度的稳定性和同一性，减少了不同工位之间转运后的繁琐对位过程，也能够稳定的维持电池装配中的各种状态，有利于保证最终成品的质量；

2、电池治具在治具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；

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电池治具上托起，此时电池与电池治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，不再需要考虑电池治具的运动速度，极大简化了焊接时的控制难度，有利于提高焊接质量；

5、进行入壳和焊接时，电池治具都会松开对顶盖的限位作用，有利于对中部和焊接固定机构对电池进行对中、定位和夹紧，进而避免了与输送保持机构产生受力干扰现象，能够避免不同受力对电池造成的损伤。同样的，输送保持机构与对中部及焊接固定机构之间的顺利衔接，也使得电池能够在整个装配过程中始终处于受限的状态，其位置、朝向等均在精确的控制之中，便于执行更多的操作，协同性和配合性更高，而且减少电池的自由状态时间，也有利于提高产品质量的同一性。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是电池治具的结构爆炸示意图；

图3是图2中的局部放大图；

图4是入壳输送线的结构示意图；

图5是入壳工装和入壳导向轨的结构示意图；

图6是入壳工装的等轴视图；

图7是入壳工装仰角的轴视图；

图8是焊接输送线的结构示意图；

图9是焊接工装和焊接导向轨之间的结构示意图；

图10是焊接工装和焊接导向轨的等轴视图；

图11是压装输送线的整体结构示意图；

图12是压装输送线的部分结构示意图；

图13是夹紧工装的结构示意图。

10、治具输送线；11、电池治具；111、安装座；12、顶盖；13、铝壳；14、电芯；15、输送保持机构；16、夹持限位安装架；17、夹持限位组件；171、夹持限位双向丝杆；172、动力机构；173、夹持限位件；1731、夹爪；1732、配合套；1733、限位槽；174、限位套；1741、限位条；

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

锂电池装配生产线，如图1所示，其包括治具输送线10、入壳输送线20和焊接输送线40。

其中，如图1所示，治具输送线10上设有电池治具11，所述电池治具11受驱沿所述治具输送线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8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。

由于现有技术中，电池在装配过程中多处于自由状态，因此在每个工位都需要经过繁杂的定位和夹紧等步骤，严重制约了生产的效率，而且也容易使电池受损，因此该实施例中，电池治具11上设有输送保持机构15，所述输送保持机构15在执行输送动作的第一行程中对电池进行定位夹紧；入壳工装21包括对中部，所述对中部在所述入壳工装21执行入壳动作的第二行程中对所述电池进行定位夹紧；焊接工装41包括焊接固定机构和焊头机构48，所述焊接固定机构在所述焊头机构48执行焊接动作的第三行程中对所述电池进行定位夹紧；

所述入壳工装21和所述焊接工装41均位于所述治具输送线10的输送路径上，且所述第一行程、第二行程和第三行程共同组成所述电池在所述治具输送线10上的装配加工行程。

由于设置了输送保持机构15、对中部和焊接固定机构，因此在整个电池的装配环节中，都可以保持受限的状态，减少电池的自由状态，让电池的位置、角度都在可控范围内，减少每一道工序时需要对位、夹紧等操作的时间，提高整线的生产效率。

在一个实施例中，如图2-3所示，电池治具11上设有放置顶盖12的安装座111，所述输送保持机构15包括夹持限位安装架16和多组夹持限位组件17，所述夹持限位安装架16位于所述安装座111的两侧，所述夹持限位组件17包括：

夹持限位双向丝杆171，其两端转动设置于所述夹持限位安装架16上，且所述夹持限位双向丝杆171上开设有两段反向的螺纹；

动力机构172，其与所述夹持限位双向丝杆171驱动连接；

两个夹持限位件173，沿所述夹持限位双向丝杆171的长度方向滑动连接于所述夹持限位安装架16上，并分别与所述夹持限位双向丝杆171的两端螺纹配合，两个所述夹持限位件173适于分别与所述顶盖12的相对两侧面抵接

在一个实施例中，夹持限位安装架16是固定在电池治具11上的，夹持限位组件17设置有两组，用于分别固定顶盖12的两端，提高顶盖12的固定效果。其中，该夹持限位组件17还包括多个限位套174，限位套174与夹持限位安装架16固定。夹持限位件173包括夹爪1731和配合套1732，夹爪1731和配合套1732一体成型设置。配合套1732套设于夹持限位双向丝杆171，且配合套1732穿设于限位套174。配合套1732的外侧面开设有多条限位槽1733，限位套174的内侧面成型有多条限位条1741，限位条1741滑动设置于限位槽1733，因而在限位条1741和限位槽1733的配合下，配合套1732和夹爪1731仅可沿夹持限位双向丝杆171的长度方向滑动。夹持限位双向丝杆171转动时，即可带动配合套1732夹紧运动，以通过两个夹爪1731夹紧顶盖12，而限制顶盖12相对于安装座111的运动，以方便不同工位对电池治具11上的半成品电池进行加工。

输送保持机构15还包括有必要的传动机构，利用该传动机构将多个夹持限位双向丝杆171传动连接，以确保顶盖12的多处被同步夹紧。在一个实施例中，该传动机构包括主动轮、多个从动轮、传动皮带和导向轮等结构，动力机构172采用电机，并与主动轮动力连接，从而将动力分散至多个从动轮上，进而带动多组夹持限位件173产生动作，具体安装位置不再赘述。

在一个实施例中，如图1和4-7所示，对中部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。入壳工装21还包括：

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1-7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，并带动活动之间也做环形运动。

其中，当入壳工装21运动至入壳段50时，即与治具输送线10相平行的一段，此时电池治具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之间以及完成预入壳的操作，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和电池治具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，而电池治具则沿着治具输送线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包括一对铝壳夹持板；电芯夹持对位机构22包括一对电芯夹持件，二者具体的形状、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，只要能够满足将电芯和铝壳夹紧定位的效果即可。

在一个实施例中，如图4-7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8-10所示，焊接工装41包括焊接固定机构，该焊接固定机构包括保护盖42、承托爪44、升降电机43，所述承托爪位于所述电芯的下方，且所述承托爪与所述保护盖之间形成有容置电芯的空间，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，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8-10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更靠近治具输送线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处于远离治具输送线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处于靠近治具输送线10的状态，此时承托爪44伸入电池53的底部。

在该实施例中，在治具输送线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，且电池治具11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从电池治具11上托起，此时电池53与电池治具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，不再需要考虑电池治具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所示，治具输送线10与所述入壳输送线20之间存在相互平行的入壳段50，所述电池治具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；所述治具输送线10与所述焊接输送线40之间存在相互平行的焊接段52，所述电池治具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，电池治具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，不会受到电池治具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，也不会受到电池治具11一直运动的影响。

在一个实施例中，如图1和11-13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与所述治具输送线10之间具有相互平行的压装段51，所述电池治具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。其处于所述入壳工装和所述焊接工装之间，并位于所述治具输送线的输送路径上，所述夹紧工装在所述压装工装执行压装动作的第四行程对所述电池进行定位夹紧，即第一行程、第二行程、第三行程和第四行程共同组成所述电池在所述治具输送线10上的装配加工行程。

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电池治具11的输送速度运动；且压装工装31还包括一个升降组件35，用于驱动所述同步组件沿与所述加工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11-13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，进而带动同步带以电池治具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11-13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为沿垂直于电池治具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为沿电池治具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。

通过上述的系统，在锂电池的装配过程中，不管是输送、入壳还是焊接，均由不同的机构对电池进行限位约束，保障了电池装配的全过程具有高度的稳定性和同一性，减少了不同工位之间转运后的繁琐对位过程，也能够稳定的维持电池装配中的各种状态，有利于保证最终成品的质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。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治具输送线上或额外成线设置，均应包含在本发明的动态装配的构思中。

Claims (10)

1.锂电池装配生产线，其特征在于，包括，

治具输送线，其上输送有电池治具，所述电池治具上设有输送保持机构，所述输送保持机构在执行输送动作的第一行程中对电池进行定位夹紧；

入壳工装，其包括对中部，所述对中部在所述入壳工装执行入壳动作的第二行程中对所述电池进行定位夹紧；

焊接工装，其包括焊接固定机构和焊头机构，所述焊接固定机构在所述焊头机构执行焊接动作的第三行程中对所述电池进行定位夹紧；

所述入壳工装和所述焊接工装均位于所述治具输送线的输送路径上，且所述第一行程、第二行程和第三行程共同组成所述电池在所述治具输送线上的装配加工行程。

2.根据权利要求1所述的锂电池装配生产线，其特征在于，所述电池治具上设有放置顶盖的安装座，所述输送保持机构包括夹持限位安装架和多组夹持限位组件，所述夹持限位安装架位于所述安装座的两侧，所述夹持限位组件包括：

夹持限位双向丝杆，其两端转动设置于所述夹持限位安装架上，且所述夹持限位双向丝杆上开设有两段反向的螺纹；

动力机构，其与所述夹持限位双向丝杆驱动连接；

两个夹持限位件，沿所述夹持限位双向丝杆的长度方向滑动连接于所述夹持限位安装架上，并分别与所述夹持限位双向丝杆的两端螺纹配合，两个所述夹持限位件适于分别与所述顶盖的相对两侧面抵接。

3.根据权利要求1所述的锂电池装配生产线，其特征在于，所述对中部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；所述入壳工装还包括：

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；

入壳机构，用于拿取铝壳并套入电芯上。

4.根据权利要求3所述的锂电池装配生产线，其特征在于，所述入壳工装还包括导向机构，

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。

5.根据权利要求4所述的锂电池装配生产线，其特征在于，所述活动支架上设有成对的滑轨，所述铝壳夹持对位机构包括成对的铝壳夹持板，每个所述铝壳夹持板均对应配合于一条所述滑轨上，所述驱动机构的输出端与所述铝壳夹持板连接；

所述电芯夹持对位机构包括成对的电芯夹持件，每个电芯夹持件均连接于一个所述铝壳夹持板。

6.根据权利要求1所述的锂电池装配生产线，其特征在于，所述焊接固定机构包括保护盖、承托爪、升降电机，所述承托爪位于电芯的下方，且所述承托爪与所述保护盖之间形成有容置电芯的空间，所述升降电机驱使所述保护盖和/或承托爪相互靠近以固定所述电芯。

7.根据权利要求6所述的锂电池装配生产线，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焊接输送线上，所述活动框滑动连接于所述固定框上；

所述承托爪固定于所述活动框上，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。

8.根据权利要求1所述的锂电池装配生产线，其特征在于，还包括压装工装和夹紧工装，其处于所述入壳工装和所述焊接工装之间，并位于所述治具输送线的输送路径上，所述夹紧工装在所述压装工装执行压装动作的第四行程对所述电池进行定位夹紧。

9.根据权利要求8所述的锂电池装配生产线，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。

10.根据权利要求8所述的锂电池装配生产线，其特征在于，所述生产线还包括：入壳输送线，所述入壳工装内固定有铝壳且受驱沿所述入壳输送线运动；所述治具输送线与所述入壳输送线之间存在相互平行的入壳段，所述电池治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；和/或，

压装输送线，所述夹紧工装受驱沿所述压装输送线运动；所述压装输送线与所述治具输送线之间具有相互平行的压装段，所述电池治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；和/或；

焊接输送线，所述焊接工装受驱沿所述焊接输送线运动；所述治具输送线与所述焊接输送线之间存在相互平行的焊接段，所述电池治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。