本实用新型涉及动力电池的构造或制造技术领域，尤其涉及一种动力电池的电芯入壳及顶盖焊接的生产系统。
背景技术：
随着国家出台相关新能源汽车产业促进政策，电动汽车行业得到前所未有的快速发展，动力电池是电动汽车的动力源也是核心部件之一，目前动力电池的产能同时也是制约电动汽车发展的关键因素。目前动力电池行业百家齐放，但是基本的思路都是将单个动力电池PACK组装成动力电池模组。
对于单个动力电池而言，其生产工艺控制最为关键，关系着动力电池的安全性和可持续使用性，现有的动力电池一般包括动力电池的壳体和壳体内的电芯，电芯上带有含有正负极(正极耳和负极耳)的顶盖(金属导电体)，在生产过程中，通常需要将电芯塞进壳体，再将顶盖卡进动力电池的壳体，然后进行激光焊接，从而完成动力电池的封装。
现有的主流的动力电池的电芯入壳及顶盖焊接的生产系统，虽然已经实现了如动力电池的壳体的自动上料、电芯的自动上料、动力电池的自动转移、动力电池的自动焊接等功能，但是，同样存在如电芯入壳不良、顶盖入壳成功率低、焊接不良的品质问题，导致现有的动力电池的电芯入壳及顶盖焊接的生产系统故障频发、良率低，影响了动力电池的生产效率、影响了动力电池的产能的提升。
技术实现要素：
本实用新型旨在解决现有的动力电池的电芯入壳及顶盖焊接的生产系统故障频发、良率低的技术问题，为了提高生产系统的动力电池的良率、提高动力电池的生产效率，提出了一种动力电池的电芯入壳及顶盖焊接的生产系统。
解决技术问题的技术方案。
一种动力电池的电芯入壳及顶盖焊接的生产系统，包括：电芯入壳部，所述电芯入壳部包括用于电芯水平入壳时定位的第一定位部，所述第一定位部的一侧设置有电芯定位部，另一侧设置有与所述电芯定位部一体设置的第一壳体定位部；顶盖焊接部，所述顶盖焊接部包括对动力电池X/Y/Z方向定位的柔性夹具；中转部，所述中转部包括：顶盖入壳部，所述顶盖入壳部包括顶盖夹持部，设置在所述顶盖夹持部的下部的第二壳体定位部，所述顶盖夹持部与所述第二壳体定位部一体设置，中转机械手，所述中转机械手包括将电芯水平入壳后的动力电池转移至所述顶盖入壳部的第一中转机械手及将顶盖竖直入壳后的动力电池转移至所述柔性夹具的第二中转机械手，所述第一中转机械手上设置有可卡在顶盖及壳体的开口之间的第一卡扣结构，所述第二中转机械手上设置有可卡在顶盖入壳后的动力电池的顶盖的端面上的第二卡扣结构。
优选地，所述电芯入壳部还包括与所述第一定位部水平共线设置的用于搬运水平放置的电芯的电芯搬运部及用于搬运水平放置的壳体的壳体搬运部，所述电芯搬运部与所述电芯定位部的一侧对接，所述第一壳体定位部的一侧安装在所述电芯定位部的另一侧上，所述第一壳体定位部的另一侧与所述壳体搬运部对接。
进一步优选地，所述电芯定位部包括分别从电芯的长宽方向的四侧夹紧及定位电芯的四处第一电芯定位块，所述四处第一电芯定位块相邻的两块分别通过连杆连接，所述四处第一电芯定位块的其中一处连接有第一驱动部，所述第一驱动部通过驱动所述四处第一电芯定位块的其中一处伸出或缩回，以同时驱动所述四处第一电芯定位块闭合或张开。
更进一步优选地，所述四处第一电芯定位块分别包括具有导向斜面的第一电芯导向面及与所述导向斜面平滑过渡的具有定位平面的第一电芯定位面，所述四处第一电芯定位块闭合时，所述第一电芯导向面形成为喇叭口状，所述第一电芯定位面形成为与电芯的长宽尺寸相同的电芯容置空间，所述电芯容置空间的长宽尺寸与壳体的内部腔的长宽尺寸相同。
优选地，所述第一壳体定位部包括分别设置在所述四处第一电芯定位块上的多处第一壳体定位块，所述多处第一壳体定位块包括具有导向斜面的第一壳体导向面及与所述导向斜面平滑过渡的具有定位平面的第一壳体定位面，所述四处第一电芯定位块闭合时，所述第一壳体导向面形成为喇叭口状，所述第一壳体定位面形成为与壳体的外部长宽尺寸相同的壳体容置空间，所述壳体容置空间与所述电芯容置空间中心对称。
优选地，所述电芯搬运部包括第一电芯装载部及驱动装载在所述第一电芯装载部的电芯插入壳体的第一电芯驱动部，所述第一电芯驱动部上设置有用于检测电芯入壳时的入壳压力的压力传感器。
优选地，所述中转机械手还包括用于中转所述第一中转机械手上的动力电池的第三中转机械手，所述第三中转机械手上设置有用于竖直装载动力电池的第一电池装载部，所述第一电池装载部上设置有可卡在顶盖与壳体的开口之间的第三卡扣结构，所述第一中转机械手上设置有可驱动动力电池及所述第一卡扣结构旋转的旋转驱动部，动力电池经由所述旋转驱动部旋转后竖直放置于所述第一电池装载部。
优选地，所述中转机械手还包括用于中转所述第三中转机械手上的动力电池的第四中转机械手，所述第四中转机械手上设置有用于夹持动力电池的第一夹持部，所述第一夹持部上设置有可卡在顶盖与壳体的开口之间的第四卡扣结构，所述第四中转机械手将经由设置在所述第三中转机械手一侧的高压检测部检测不良的动力电池放置至第二NG品回流通道。
优选地，所述第二中转机械手包括第二电池装载部及第三电池装载部，所述第二电池装载部上设置有可卡在顶盖与壳体的开口之间的第五卡扣结构，所述第二卡扣结构设置在所述第三电池装载部上；所述第四中转机械手将经由所述高压检测部检测合格的动力电池放置至所述第二电池装载部，所述第三电池装载部用于装载所述顶盖竖直入壳后的动力电池。
优选地，所述顶盖夹持部包括仿所述顶盖外形设置的顶盖定位部，所述第二壳体定位部设置在所述顶盖定位部的下部，所述顶盖定位部与所述第二壳体定位部一体设置并中心对称。
进一步优选地，所述顶盖定位部上设置有顶盖导向斜面及与所述顶盖导向斜面平滑过渡的顶盖定位面，所述顶盖定位部与所述第二壳体定位部之间设置有避让的凹槽。
优选地，所述柔性夹具包括用于壳体及顶盖高度定位的Z轴定位部、用于X轴定位及夹紧壳体的开口端的X轴定位部及用于Y轴定位及夹紧壳体的开口端的Y轴定位部。
优选地，所述Z轴定位部包括基准板，具有X轴滑动部及驱使所述X轴滑动部复位的第一柔性体的第一滑动部，具有第一Y轴滑动部及驱使所述第一Y轴滑动部复位的第二柔性体的第二滑动部，所述基准板安装在X轴滑动部上，所述第一滑动部安装在所述第一Y轴滑动部上。
进一步优选地，所述Z轴定位部还包括第一平面度调整机构，所述基准板设置在所述第一平面度调整机构上。
优选地，所述柔性夹具还包括第二平面度调整机构，所述X轴定位部及所述Y轴定位部安装在所述第二平面度调整机构上。
进一步优选地，所述第二平面度调整机构上还设置有具有第二Y轴滑动部及驱使所述第二Y轴滑动部复位的第三柔性体的第三滑动部，所述X轴定位部安装在所述第二Y轴滑动部上。
本实用新型具有如下有益效果。
本实用新型的一种动力电池的电芯入壳及顶盖焊接的生产系统，通过在用于电芯入壳时定位的第一定位部中设置电芯定位部及与电芯定位部一体设置的第一壳体定位部，可提高电芯入壳的良率；通过在中转部中设置独立的顶盖入壳部，可提高顶盖入壳的良率；设置具有第一卡扣结构的第一中转机械手，可防止动力电池搬运过程中顶盖偏斜地掉入壳体；设置具有第二卡扣结构的第二中转机械手，则可防止顶盖入壳后动力电池搬运的过程中顶盖从壳体中脱落；而设置对动力电池X/Y/Z轴柔性夹紧及定位的柔性夹具，则可提高顶盖焊接的良率。
综上所述，本实用新型的技术方案可以降低系统故障、提高动力电池的生产良率、从而提高动力电池的生产效率。
附图说明
图1是一种动力电池的电芯入壳及顶盖焊接的生产系统的一种实施例的俯视图；
图2是一种动力电池的电芯入壳及顶盖焊接的生产系统的一种实施例的立体图；
图3是壳体来料部的一种实施例的结构示意图；
图4是电芯来料部的一种实施例的结构示意图；
图5是第一定位部的一种实施例的结构示意图；
图6是电芯搬运部的一种实施例的结构示意图；
图7是壳体搬运部的一种实施例的结构示意图；
图8是电芯定位部的一种实施例的结构示意图；
图9是第一壳体定位部的一种实施例的结构示意图；
图10是第一中转机械手的一轴的一种实施例的结构示意图；
图11第三中转机械手及高压检测部的一种实施例的结构示意图；
图12是第四中转机械手的一种实施例的结构示意图；
图13是第二中转机械手的一种实施例的结构示意图；
图14是第五中转机械手的一种实施例的结构示意图；
图15是第六中转机械手的一种实施例的结构示意图；
图16是顶盖入壳部的一种实施例的结构示意图；
图17是顶盖夹持部的一种实施例的结构示意图；
图18是柔性夹具的一种实施例的结构示意图；
图19是Z轴定位部的一种实施例的俯视方向的结构示意图；及
图20是X轴定位部及Y轴定位部的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下参照图1至图20及具体实施例，对本实用新型作详细说明。需要指出的是，本实用新型可以以许多不同的方式实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例目的是为了使本领域的技术人员对本实用新型所公开的内容理解更加透彻全面。
另外，根据本实用新型的原理对说明性的实施例所进行的描述旨在要结合附图来进行阅读，其将被视作整个书面说明书的一部分。在公开的本实用新型的实施例的描述中，任何方向或方位的引用仅仅旨在便于说明，而并非旨在以任何方式限制本实用新型的范围。相关术语如，“X轴”、“Y轴”、“Z轴”，应该被解释为平面直角坐标系的“X轴”、“Y轴”，或者空间直角坐标系的“X轴”、“Y轴”、“Z轴”。“下部的”、“上部的”、“水平的”、“垂直的”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”)及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应当被解释为下文所述的或在讨论中的附图所示的方位。这些相关术语仅为方便说明之用，而不能要求设备按照特定方位进行构造或操作,除非有明确说明。除非另有明确规定，否则术语，如“附着”、“粘贴”、“连接”、“互连”和类似术语是指多个结构通过介入结构直接地或间接地相互固定或附着的关系，以及可移动或刚性的附着或关系。因此，本发明不应被确切地限制于对可单独存在或在其它特征组合中存在的特征的一些可能的非限制性组合进行说明的示例性实施例；本实用新型的保护范围由所附权利要求界定。
正如当前设想，本次公开描述了本实用新型的最优模式或实践模式。本实用新型并非旨在从限制层面上进行理解，而是通过结合附图提供仅供说明使用的发明示例，以告知本领域的普通技术人员本实用新型的优点和构造。在附图的各种视图中，相同的附图标记指代相同或相似的部件。
参照图1、图2，一种动力电池的电芯入壳及顶盖焊接的生产系统，包括电芯入壳部1、顶盖焊接部2、中转部3及下料部4。
电芯入壳部1包括壳体来料部11、电芯来料部12、用于电芯水平入壳时定位的第一定位部13、将壳体从壳体来料部11上料至第一定位部13的壳体上料机械手14、将电芯从电芯来料部12上料至第一定位部13的电芯上料机械手15，第一定位部13的一侧设置有电芯定位部16，另一侧设置有与电芯定位部16一体设置的第一壳体定位部17。
以下对各部件进行详细的说明。
以下参照图1、图2、图3，对壳体来料部11进行详细说明。
壳体来料部11设置在电芯入壳部1的一侧，其中，壳体通过壳体托盘111储存，壳体托盘111竖直方向堆垛在物料小车112上，物料小车112可以是人工推动的物料小车，也可以是AGV小车。壳体来料部11至少包括两处可用于存放物料小车112的平行设置的储存工位110，第一储存工位110a用于储存堆垛有装载有壳体的壳体托盘111的物料小车112的储存，第二储存工位110b用于储存堆垛有空载的壳体托盘111的物料小车112。当然，为了降低壳体的上料频率，储存工位110可以包括多处。储存工位上设置有物料小车定位部(未图示)及第一升降机113，物料小车定位部(未图示)和物料小车112配合设计，可以使用如定位销与定位衬套、V型块与V型槽等本领域普通技术人员所公知的定位方式实现物料小车112与储存工位110之间的定位。第一升降机113具有使用电机驱动的第一举升部(未图示)，第一举升部位于初始位置时，可以下降至物料小车112装载的壳体托盘111的下部，物料小车112上设置有可避让第一举升部的开口。储存工位的一侧设置有具有真空吸盘或者气动夹爪的托盘搬运机械手114，托盘搬运机械手114通过真空吸盘或者气动夹爪获取空载的壳体托盘111后，从第一储存工位110a搬送至第二储存工位110b。
工作时，人工将装载有壳体的物料小车112推送至储存工位110，第一举升部将竖直堆垛的装载有壳体的壳体托盘111举升至壳体上料机械手14的下方，壳体上料机械手14开始搬运壳体，每当其中一处第一储存工位110a的壳体托盘111上的壳体被壳体上料机械手14抓取完毕时，托盘搬运机械手114通过真空吸盘吸取空壳体托盘111或者通过气动夹爪夹持空壳体托盘111，并将其搬运至第二储存工位110b，第一储存工位110a的第一升降机113随着第一储存工位110a的壳体托盘111的减少，驱动第一举升部举升壳体托盘111；第二储存工位110b的第一升降机113随着第二储存工位110b的壳体托盘111的增多，驱动第一举升部下降。当第一储存工位110a的壳体托盘111举升完毕时，人工更换物料小车112，或者AGV小车自动离开；当第二储存工位110b的壳体托盘111储存够时，人工更换物料小车112或者AGV小车自动离开。
壳体在放置至物料小车112前可以清洁完毕，也可以在上料时清洁。
在一种实施例中，电芯入壳部1还包括壳体清洁部(未图示)。其中，壳体上料机械手14先将壳体从壳体来料部11上料后转移至壳体清洁部(未图示)，再转移至第一定位部13。壳体清洁部可以包括具有多处进气口孔的进气块及具有排气口孔的排气块，壳体上料机械手14上设置有旋转气缸(未图示)，壳体清洁时，壳体上料机械手14将壳体的腔体旋转朝下，外嵌入进气块及排气块，然后通气，将壳体吹干净。当然，吹气同样可以选择本领域普通技术人员所公知的气嘴，壳体上料机械手14也并非必须直接将壳体转移至壳体清洁部(未图示)，涉及到设备的布局时，本领域的普通技术人员可以根据需求做出适当的改变，如可以设置中转，如壳体上料机械手14可以包括第一壳体上料机械手及第二壳体上料机械手，第一壳体上料机械手将壳体搬运至壳体清洁部，第二壳体上料机械手将壳体从壳体清洁部搬运至第一定位部13。
以下参照图1、图2、图4，对电芯来料部12进行说明。
电芯来料部12设置在电芯入壳部1的与壳体来料部11的呈90度的一侧。电芯来料部12通过流水线121实现电芯的来料，由于电芯表面有包Mylar，为了在来料时充分保护电芯，电芯装载在电芯托盘122上，以防止电芯在流水线121上摩擦。流水线121可以包括上下两层的皮带线及与皮带线配套的用于空电芯托盘122回流的第二升降机(未图示)，另外，可以在流水线121上设置扫码枪123，以在上料之前通过扫码读取储存的关于电芯的各种信息。电芯来料部12设置为通过流水线来料，便于电芯来料部12与前段的电芯生产的流水线对接。
如上所述，电芯上料机械手15将电芯从电芯来料部12上料至第一定位部13。电芯上料机械手12可以使用气动夹爪夹持电芯上料或者使用真空吸盘吸取电芯上料，同样地，由于电芯表面有包Mylar，优选地，电芯上料机械手15上设置为使用气动夹爪夹持电芯上料，以防止Mylar扯坏。
参照图1、图2，另外，在电芯来料部12及第一定位部13之间，还可以设置用于电芯扫码不良的第一NG品回流通道54，扫码不良的电芯，可以通过电芯上料机械手15夹取，并放置于第一NG品回流通道54。第一NG品回流通道54同样可以使用皮带线驱动。对于NG品的处理，本领域的普通技术人员可以根据需求做出适当的改变，如可以再次扫码，可以直接下料，可以在第一NG品回流通道54处人工下料、可以与NG品存放物料小车对接等。
电芯入壳可以竖直方向入壳，也可以水平方向入壳。如上所述，电芯选择水平方式入壳，以便于控制入壳的精度及入壳的压力。
参照图1、图5，在一种实施例中，电芯入壳部1还包括与第一定位部13水平共线设置的用于搬运水平放置的电芯的电芯搬运部18及用于搬运水平放置的壳体的壳体搬运部19，电芯搬运部18与电芯定位部16的一侧对接，第一壳体定位部17的一侧安装在电芯定位部16的另一侧上，第一壳体定位部17的另一侧与壳体搬运部19对接。通过设置电芯搬运部18及壳体搬运部19，便于电芯入壳前对电芯及壳体进行再一次的定位，以便进一步提高电芯入壳的良率。
参照图5、图6，电芯搬运部18包括电机驱动的第一滑台模组184，第一滑台模组184上设置有用于放置电芯的第一电芯装载部181及驱动装载在第一电芯装载部181的电芯抵接至第一定位部13的电芯定位部16并插入壳体的第一电芯驱动部182，第一滑台模组184的两侧设置有第一定位气缸185，电芯放置于第一电芯装载部181后，第一定位气缸185伸出，将电芯粗定位。第一电芯驱动部182上设置有用于检测电芯入壳时的入壳压力的压力传感器183。第一电芯驱动部182可以选用电缸或者气缸，优选地，在配合压力传感器183的场合，优选电缸，当压力传感器183检测到电芯入壳的压力大于设定压力时，可以停止驱动，并反馈为NG品，当然，第一电芯驱动部183也可以直接使用第一滑台模组184。NG的电芯及壳体在下述的第一中转机械手321中下线。通过设置压力传感器183，可以实时检测电芯入壳时的压力，以便根据电芯入壳的压力快速判断合格品及不合格品，防止电芯搬运部18将电芯强行入壳导致电芯损坏。
参照图6、图7，壳体搬运部19包括电机驱动的第二滑台模组194，第二滑台模组194上设置有用于放置壳体的第一壳体装载部191及驱动装载在第一壳体装载部191的壳体抵接至第一壳体定位部17的第一壳体驱动部192，第二滑台模组194的两侧设置有第二定位气缸195，壳体放置于第一壳体装载部191后第二定位气缸195伸出，将壳体粗定位。第一壳体驱动部192可以选用气缸或者电缸。另外，壳体搬运部19上还设置有夹持气缸193，当电芯入壳完成后，将壳体夹持住，第二滑台模组194及第一壳体驱动部192驱动夹持气缸193，以使壳体及电芯从第一定位部13中搬离。
以下参考图5、图8、图9，对第一定位部13进行详细说明。
第一定位部13包括中间具有通槽的第一安装板131，第一安装板131的一面安装有电芯定位部16，电芯定位部16包括分别从电芯的长宽方向的四侧夹紧及定位电芯的四处第一电芯定位块161，四处第一电芯定位块161相邻的两块分别通过连杆162连接，四处第一电芯定位块161的其中一处连接有第一驱动部163，第一驱动部163通过驱动四处第一电芯定位块161的其中一处伸出或缩回，以同时驱动四处第一电芯定位块161闭合或张开。
其中，每一处第一电芯定位块161分别安装在线性滑轨上，每一处第一电芯定位块161上分别安装有铰接的销轴，每一处连杆162分别通过销轴，将相邻的第一电芯定位块161铰接起来。第一驱动部163可以是气缸，也可以是电机，优选气缸。为了控制四处第一电芯定位块161张开或闭合的精度，气缸的伸出及缩回行程可以通过油压缓冲器缓冲限位。通过四处第一电芯定位块161同时闭合或者张开的方式对电芯进行定位及夹紧，一方面可以尽可能地减少第一电芯驱动部182将电芯推动至电芯定位部16时所产生的摩擦力，防止损伤电芯，另外一方面，对于外形尺寸可能有偏差的电芯和壳体而言，设置对于电芯及壳体而言中心对称的夹紧及定位，可以尽可能地减少因为外形尺寸偏差导致的电芯入壳失败的风险。
为了进一步方便第一电芯驱动部182推动电芯至电芯定位部16，四处第一电芯定位块161分别包括具有导向斜面的第一电芯导向面161a及与导向斜面平滑过渡的具有定位平面的第一电芯定位面161b，四处第一电芯定位块161闭合时，第一电芯导向面161a形成为喇叭口状，第一电芯定位面161b形成为与电芯的长宽尺寸相同的电芯容置空间161c，电芯容置空间161c的长宽尺寸与壳体的内部腔的长宽尺寸相同。当然，电芯容置空间161c的长宽尺寸可以略小于壳体的内部腔的长宽尺寸，如单边比壳体的内部腔的尺寸小0.5mm-1mm，以便于电芯进入壳体的同时，尽可能减少因为电芯容置空间161c与电芯过盈配合导致磨损电芯。
第一壳体定位部17包括分别设置在四处第一电芯定位块161上的多处第一壳体定位块171，多处第一壳体定位块171包括具有导向斜面的第一壳体导向面171a及与导向斜面平滑过渡的具有定位平面的第一壳体定位面171b，四处第一电芯定位块161闭合时，第一壳体导向面171a形成为喇叭口状，第一壳体定位面171b形成为与壳体的外部长宽尺寸相同的壳体容置空间171c，壳体容置空间171c与电芯容置空间161c中心对称。在一种实施例中，第一壳体定位块171可以与第一电芯定位块161一体加工成型，在别的实施例中，第一壳体定位块171可以通过螺纹锁紧在第一电芯定位块161上，优选地，为了可以根据实际调试的情况微调第一壳体定位块171，第一壳体定位块171选择通过螺纹锁紧在第一电芯定位块161上。
另外，在一种实施例中，在对应壳体的长边的第一安装板131的通槽的上部及下部，分别设置有用于对壳体扩口的第一扩口部132，第一扩口部132包括可以吸附壳体的长边的真空吸盘，及驱动真空吸盘伸出或者缩回的气缸。通过设置第一扩口部132，可以尽可能地将壳体的开口扩张，以便于电芯插入壳体。
参照图1、图2，在完成电芯入壳后，进入中转部3。
中转部3包括：参照图1、图2、图16，顶盖入壳部31，顶盖入壳部31包括顶盖夹持部311，设置在顶盖夹持部311的下部的第二壳体定位部312及将顶盖压进壳体的顶盖压装部313，顶盖夹持部311与第二壳体定位部312一体设置；参照图1、图2、图10-图14，中转机械手32，中转机械手32包括将电芯水平入壳后的动力电池转移至顶盖入壳部31的第一中转机械手321(参照图10)及将顶盖竖直入壳后的动力电池转移至下述的柔性夹具22的第二中转机械手322(参照图13)，第一中转机械手321上设置有卡在顶盖及壳体的开口之间的第一卡扣结构323，第二中转机械手322上设置有卡在顶盖入壳后的动力电池的顶盖的端面上的第二卡扣结构324。在第一中转机械手321中，设置第一卡扣结构323是为了防止在搬运的过程中，顶盖掉进壳体里面或者顶盖倾斜，导致顶盖入壳时无法定位；在第二中转机械手322中，通过设置第二卡扣结构324，则是为了防止顶盖入壳后弹出，防止顶盖入壳失败。
以下对中转部3的各部件进行详细说明。
参照图1、图2、图11，在完成电芯入壳后，通常要对入壳后的动力电池进行高压检测，因此，还设置有高压检测部332，高压检测部332对于动力电池的电芯入壳及顶盖焊接的生产系统而言属于现有技术，本领域的普通技术人员可以参考现有的生产系统设置，本发明不做详细陈述。
另外，在一种实施例中，第一中转机械手321可以先将电芯水平入壳后的动力电池转移至高压检测部332做完高压检测后，再转移至顶盖入壳部31。在该过程中，第一中转机械手321可以单独完成该作业，如第一中转机械手321可以包括具有行程可以涵盖电芯入壳部1、高压检测部332、顶盖入壳部31的滑台模组，滑台模组上设置多个操作工位，分别对应电芯入壳部1、高压检测部332、顶盖入壳部31，并联动转移，当电芯入壳完成时，动力电池转移至高压检测部332的同时，高压检测部332的动力电池转移至顶盖入壳部31。也可以通过下述的第三中转机械手325(图11)中转至高压检测部332检测，再通过下述的第四中转机械手329(图12)转移至顶盖入壳部31(图16)。
参照图10、图11，如上所述，中转机械手32还包括用于中转第一中转机械手321上的动力电池的第三中转机械手325，第三中转机械手325上设置有用于竖直装载动力电池的第一电池装载部326，第一电池装载部326上设置有可卡在顶盖与壳体的开口之间的第三卡扣结构327，第一中转机械手321上设置有可驱动动力电池及第一卡扣结构323旋转的旋转驱动部328，动力电池经由旋转驱动部328旋转后竖直放置于第一电池装载部326。
以下参照图2、图7、图10、图11，对第一中转机械手321的工作进行详细说明。
第一壳体驱动部192驱动夹持气缸193，使壳体及电芯从第一定位部13中搬离后，第一中转机械手321将动力电池夹持至第一电池装载部326。第一中转机械手321包括水平方向驱动的第一轴机械手321a、竖直方向驱动的第二轴机械手321b，旋转驱动部328设置在第二轴机械手321b上，旋转驱动部328可以是电机驱动、旋转气缸驱动或者单轴气缸配合铰链驱动、单轴气缸配合齿轮齿条驱动等，旋转驱动部328上设置有用于夹持壳体的气动夹爪，第一卡扣结构323分别设置在气动夹爪的两侧并随着气动夹爪的闭合，可卡在壳体的开口端，防止旋转驱动部328将电池旋转后，顶盖掉进壳体或者倾斜。第一卡扣结构323可以包括设置在气动夹爪两侧的卡块。
以下参照图11，对第三中转机械手325进行详细说明。
在一种实施例中，高压检测部332可以设置在第三中转机械手325的一侧，第三中转机械手325包括行程可涵盖整个高压检测部332的第三单轴滑台模组325a，为了加强第三中转机械手325的承载能力，第三单轴滑台模组325a可以设置为与线性滑轨配合，通过线性滑轨承载，第三单轴滑台模组325a作为驱动动力。第一电池装载部326设置在第三单轴滑台模组325a上，第一电池装载部326包括气动夹爪，第三卡扣结构327分别设置在气动夹爪的两侧并随着气动夹爪的闭合，可卡在壳体的开口端，第三卡扣结构327可以包括设置在气动夹爪两侧的卡块，同时，第三卡扣结构327的卡块设置为与第一卡扣结构323的卡块错位，以防止其工作时干涉。
参照图1、图2、图11、图12，在一种实施例中，进一步地，中转机械手32还包括用于中转第三中转机械手325上的动力电池的第四中转机械手329，第四中转机械手329上设置有用于夹持动力电池的第一夹持部330，第一夹持部330上设置有可卡在顶盖与壳体的开口之间的第四卡扣结构331，第四中转机械手329将经由设置在第三中转机械手325一侧的高压检测部332检测不良的动力电池放置至第二NG品回流通道333。在一种实施例中，第四中转机械手329可以选用四轴机械手，第一夹持部330可以使用气动夹爪驱动，第四卡扣结构331分别设置在气动夹爪的两侧并随着气动夹爪的闭合，可卡在壳体的开口端，第四卡扣结构331可以包括设置在气动夹爪两侧的卡块，同时，第四卡扣结构331的卡块设置为与第三卡扣结构327的卡扣错位，以防止其工作时干涉。
另外，参照图1、图11、图12、图13，第四中转机械手329同样可以执行将经过高压检测合格的动力电池放置于第二中转机械手322。在一种实施例中，第二中转机械手322包括第二电池装载部334及第三电池装载部335，第二电池装载部334上设置有可卡在顶盖与壳体的开口之间的第五卡扣结构336，第二卡扣结构324设置在第三电池装载部335上。
在一种实施例中，第四中转机械手329将经由高压检测部332检测合格的动力电池放置至第二电池装载部334，第三电池装载部335用于装载顶盖竖直入壳后的动力电池。第二中转机械手322包括行程可涵盖第四中转机械手329、顶盖入壳部31、顶盖焊接部2的第二单轴滑台模组322a。顶盖入壳部31及顶盖焊接部2设置在第二中转机械手322的上部。
第二电池装载部334及第三电池装载部335分别包括气动夹爪，第五卡扣结构336及第二卡扣结构324分别设置在第二电池装载部334及第三电池装载部335的气动夹爪的两侧。另外，第二电池装载部334及第三电池装载部335的下部分别设置有顶升气缸，以分别将由气动夹爪夹持的顶盖尚未入壳的动力电池顶升至顶盖入壳部31及将顶盖入壳完成的动力电池顶升至顶盖焊接部2。第二电池装载部334及第三电池装载部335可以安装在承载的线性滑轨上，并与第二单轴滑台模组322a连接，通过第二单轴滑台模组322a驱动并联动。
第二中转机械手322的作业如下：初始位置时，第二电池装载部334位于第四中转机械手329的作业区，第三电池装载部335位于顶盖入壳部31的下部。第二电池装载部334获得待顶盖入壳的动力电池及第三电池装载部335的动力电池入壳完成后，第二单轴滑台模组322a将放置于第二电池装载部334的待顶盖入壳的动力电池转移至顶盖入壳部31，同时将放置于第三电池装载部335的顶盖入壳完成的动力电池转移至顶盖焊接部2。
参照图2，进一步地，第二中转机械手322上还可以包括用于装载焊接完成的动力电池并将其转移至下述的焊缝打磨部5的第四电池装载部337及装载焊缝打磨完成的动力电池并将其转移至下述的下料部4的第五电池装载部338，第四电池装载部337及第五电池装载部338均安装在第二中转机械手322的线性滑轨上，并与第二单轴滑台模组322a连接，通过第二单轴滑台模组322a驱动并联动。通过在第二中转机械手322上设置多个电池装载部，可以实现多个工位的独立工作且联动，可优化机械结构，并且让工作的流程更为简洁。
以下参照图16、图17，对顶盖入壳部31进行详细说明。
如上所述，顶盖入壳部31包括顶盖夹持部311，设置在顶盖夹持部311的下部的第二壳体定位部312及将顶盖压进壳体的顶盖压装部313。顶盖夹持部311包括仿顶盖外形设置的顶盖定位部314，进一步地，顶盖定位部314设置为仿顶盖的短边的外形，顶盖定位部314包括两处，并通过气缸驱动，分别用于在动力电池的短边的两侧定位及夹紧顶盖，第二壳体定位部312设置在顶盖定位部314的下部，顶盖定位部314与第二壳体定位部312一体设置并中心对称，以便尽量消除顶盖和壳体因为尺寸误差导致的相互之间定位的误差。第二壳体定位部312仿壳体的外形设置，另外，气缸驱动顶盖定位部314夹持住顶盖后，两处顶盖定位部314形成的容置空间的长宽尺寸与壳体的内部腔的长宽尺寸相同，以便于顶盖压装入壳体。
进一步地，顶盖定位部314上设置有顶盖导向斜面315及与顶盖导向斜面315平滑过渡的顶盖定位面316，顶盖定位部314与第二壳体定位部312之间设置有避让的凹槽317，更进一步地，凹槽317设置在第二壳体定位部312的端部。设置凹槽317主要是防止毛刺等导致壳体定位不良，同时，便于下述的第二扩口部318将壳体的开口端扩口。
第二扩口部318设置在顶盖入壳部31上，包括两处，分别对应壳体的长边，第二扩口部318包括可以吸附壳体的长边的真空吸盘，及驱动真空吸盘伸出或者缩回的气缸。通过设置第二扩口部318，可以尽可能地将壳体的开口扩张，以便于顶盖插入壳体。
顶盖压装部313可以设置压装块及压装气缸，压装块设置为可避让第二卡扣结构324的卡块及顶盖的极耳等。
设置独立的顶盖入壳部31，可以实现电芯入壳、顶盖入壳、顶盖焊接分别独立工作，相互不影响，可以提高生产节拍。另外，电芯水平方向入壳的方式几乎不受电芯自身重力的影响，可以实时控制和/或监控电芯入壳时的压力，更为稳妥；而对于顶盖而言，水平方向入壳会因为顶盖自身的重力相对于壳体的开口一直具有向下偏摆的趋势而导致入壳更为艰难，而顶盖竖直方向入壳则通过一体设置的顶盖定位部314及第二壳体定位部312，确保壳体与顶盖的相对位置更加准确、稳定。因此，将电芯入壳与顶盖入壳分开，独立进行，可以保证两处关键的步骤均以最稳妥的方式工作，可提高良率。
以下对顶盖入壳部31的工作过程进行说明。
第二中转机械手322驱动第二电池装载部334转移至顶盖入壳部31的下部后，第二电池装载部334的顶升气缸将待入壳的动力电池顶升至顶盖入壳部31，壳体抵接至第二壳体定位部312的下部，顶盖夹持部311的气缸伸出，将壳体及顶盖一同夹持，壳体及顶盖被夹持后，气动夹爪驱动第五卡扣结构336张开，顶升气缸下降。
第二中转机械手322驱动第三电池装载部335转移至顶盖入壳部31的下部，第三电池装载部335的顶升气缸顶升，支撑住动力电池，第二扩口部318的气缸驱动真空吸盘吸附住壳体的长边后缩回，将壳体拉开，顶盖压装部313下压，将顶盖压装至壳体，顶盖压装至壳体后，第三电池装载部335的第二卡扣结构324伸出，卡在顶盖入壳后的动力电池的顶盖的端面，真空吸盘破真空，顶盖夹持部311的气缸缩回，第三电池装载部335的顶升气缸缩回，顶盖入壳完成。
顶盖入壳完成后，第二中转机械手322驱动第三电池装载部335装载的顶盖入壳完成的动力电池转移至顶盖焊接部2的同时，驱动装载有新的待顶盖入壳的动力电池的第二电池装载部334转移至顶盖入壳部31。参照图15，需要说明的是，动力电池在顶盖入壳部31完成入壳后，第二中转机械手322可先驱动第三电池装载部335转移至顶盖入壳部31及顶盖焊接部2的下部之间，还可以设置有第六中转机械手340，第六中转机械手340包括真空吸盘，以将放置在第六中转机械手340的一侧的焊接保护铜块夹持住并放置在动力电池的顶盖上，盖住动力电池的极耳及注液孔等防止焊接时焊渣飞溅导致损坏极耳或者注液孔等。
进一步地，在别的实施例中，还可以包括第五中转机械手339，第五中转机械手339与第二中转机械手322共线设置，第六中转机械手340设置在第五中转机械手339及第二中转机械手322的上部。其中，第四电池装载部337、第五电池装载部338分别设置在第五中转机械手339上，另外，第五中转机械手339上还设置有另外的一处第三电池装载部335。在该实施例中，第六中转机械手340上设置有用于从第二中转机械手322的第三电池装载部335中夹持已经顶盖入壳完成的动力电池的第二夹持部341、用于从动力电池的上部顶住壳体与顶盖防止顶盖脱落的顶紧块342及用于吸取放置在第六中转机械手340的一侧的焊接保护铜块的真空吸盘343。在该实施例中，顶盖入壳完成后，第二中转机械手322驱动第三电池装载部335装载的顶盖入壳完成的动力电池转移至第六中转机械手340的下部，第六中转机械手340的第二夹持部341夹持住动力电池并通过顶紧块342顶紧壳体和端盖，以将动力电池转移至第四电池装载部337。
以下参照图2、图18-图20，对顶盖焊接部2进行详细说明。
参照图2，顶盖焊接部2包括激光焊接部21及对动力电池X/Y/Z方向定位的柔性夹具22。激光焊接部21包括激光焊接头，焊接检测CCD，除尘管，用于吹送冷却氮气的铜管，使用大理石设计的安装座，驱动激光焊接头、焊接检测CCD、除尘管、铜管等移动的三轴机械手等。激光焊接部21属于现有技术，本领域的普通技术人员可以根据需要选择安装形式，另外，关于激光焊接品质的提升，涉及到激光焊接领域的技术，本申请不做详细陈述。
以下对柔性夹具22进行详细说明。
柔性夹具22包括安装基座220，安装基座220可以通过型材焊接构成，也可以通过各种钢制的连接板拼接而成，或者通过型材焊接的架子与钢板拼接而成。
参照图1、图2，柔性夹具22的安装基座220上设置有用于壳体及顶盖高度定位的Z轴定位部221、用于X轴定位及夹紧壳体的开口端的X轴定位部222及用于Y轴定位及夹紧壳体的开口端的Y轴定位部223。
在一种实施例中，Z轴定位部221包括基准板224，具有X轴滑动部225及驱使X轴滑动部225复位的第一柔性体226的第一滑动部227，具有第一Y轴滑动部228及驱使第一Y轴滑动部228复位的第二柔性体229的第二滑动部230，基准板224安装在X轴滑动部225上，第一滑动部227安装在第一Y轴滑动部228上。由于动力电池焊接时，激光焊接的聚焦位置非常重要，因此通过设置Z轴定位部221，可以确保激光焊接的聚焦位置与焊接位置(即动力电池的壳体与顶盖贴合处)始终保持一致。X轴滑动部225和第一Y轴滑动部228可以是线性滑轨、线性导向轴、T形槽、燕尾槽等滑动部件，优选线性滑轨，第一柔性体226和第二柔性体229可以是弹簧、油压缓冲器、软质的硅胶、软质的聚氨酯等，优选弹簧。
当然，基准板224同样可以安装在第一Y轴滑动部228上，第二滑动部230安装在X轴滑动部225上。动力电池抵接至基准板224定位好高度后，焊接时，必须避让开动力电池的四周边缘的上部以实现激光焊接。在一种实施例中，基准板224包括第一基准板224a、第二基准板224b，第一滑动部227包括两处，分别支撑第一基准板224aY轴方向的两端、第二基准板224bY轴方向的两端，其中，每一处第一滑动部227分别包括用于安装第一基准板224a、第二基准板224b的两处滑块。进一步地，第一滑动部227还包括分别与第一基准板224a、第二基准板224b连接，驱动第一基准板224a、第二基准板224b相互靠近或分离的第一气缸236。第一气缸236可以包括一处或者两处，当第一气缸236包括一处时，其首尾两端分别与第一基准板224a、第二基准板224b连接，以实现第一气缸236缩回时，第一基准板224a及第二基准板224b相互靠近；第一气缸236伸出时，第一基准板224a及第二基准板224b相互分离。第一基准板224a、第二基准板224b相互靠近时，形成可从动力电池的四周边缘的上部限制第三电池装载部335的顶升气缸顶升的动力电池的高度的限位空间；第一基准板224a、第二基准板224b相互分离时，形成可避让动力电池的四周边缘的上部的避让空间。
当然，在别的实施例中，动力电池通过基准板224定位后，也可以通过第三电池装载部335的转移，以避让基准板224，形成可避让动力电池的四周边缘的上部的避让空间。
为了防止第一气缸236伸出或者缩回时位置不定，第一滑动部227还可以设置用于限制第一基准板224a及第二基准板224b的相互靠近或相互分离的X轴限位块237。另外，第一基准板224a及第二基准板224b分别通过第一柔性体226与第一气缸236连接，在一种实施例中，第一气缸236可以包括两台无杆缸，每一台无杆缸分别与第一基准板224a及第二基准板224b的一块连接，无杆缸的滑块上安装有U型安装座238，U型安装座238上设置有滑动轴239，滑动轴239的两端外嵌有第一柔性体226(如弹簧)，第一基准板224a及第二基准板224b分别安装在不同的无杆缸的U型安装座238上，在动力电池的摩擦力的作用下可在滑动轴239上滑动，当动力电池的摩擦力撤销时，第一基准板224a及第二基准板224b在第一柔性体226的作用下复位。通过这样，可以大幅度地减少动力电池定位时与第一基准板224a及第二基准板224b产生滑动摩擦，防止动力电池的壳体或者顶盖被擦伤，从而降低焊接不良。
为了调节基准板224的平面度，防止动力电池的壳体及顶盖定位不良导致焊接不良，Z轴定位部221还包括第一平面度调整机构231，基准板224设置在第一平面度调整机构231上。
在第一平面度调整机构231的一种实施例中，第一滑动部227包括用于安装X轴滑动部225的第一连接板250，第二滑动部230包括设置在第一Y轴滑动部228上的第一支撑板240，第一连接板250安装在第一支撑板240上，第一连接板250通过第一调整螺丝241调整与第一支撑板240的竖直方向的距离后通过锁紧螺丝锁紧至第一支撑板240。具体地，第一连接板250与第一支撑板240配合安装处包括用于螺钉锁紧的沉孔及用于调整的攻穿的螺纹孔，第一连接板250锁紧至第一支撑板240时，先通过第一调整螺丝241调整第一连接板250的平面度后，再锁紧至第一支撑板240。
X轴定位部222包括用于定位动力电池的开口端的长边侧的X轴定位块242及驱动动力电池抵接至X轴定位块242的X轴推动部243；Y轴定位部223包括用于定位动力电池的开口端的短边侧的Y轴定位块244及驱动动力电池抵接至Y轴定位块244的Y轴推动部245。X轴定位块242及Y轴定位块244可以使用铜质材料，以防止粘焊渣，X轴推动部243及Y轴推动部245可以是气缸。当年，长边、短边仅是为了说明用，而并非限定说长边必须对应的X轴定位部222，短边必须对应的Y轴定位部223，本领域普通技术人员可以根据需要自己选择。通过X轴推动部243将动力电池驱动至X轴定位块242，及通过Y轴推动部245将动力电池驱动至Y轴定位块244，可以切实地保证动力电池焊接之前的定位精度及保证动力电池的壳体与顶盖的配合，防止顶盖脱落。
进一步地，为了调整X轴定位部222及Y轴定位部223的平面度，进一步防止X轴定位部222及动力电池的壳体及顶盖定位不良导致焊接不良，柔性夹具22还包括第二平面度调整机构232，X轴定位部222及Y轴定位部223安装在第二平面度调整机构232上。
第二平面度调整机构232包括第一调整板246，X轴定位部222及Y轴定位部223设置在第一调整板246上，第一调整板246通过第二调整螺丝247调整与安装基座220的距离后安装至安装基座220。在一种实施例中，第一调整板246通过第二调整螺丝247调整与安装基座220的距离后通过锁紧螺丝锁紧至安装基座220，该实施例调整方法可以参考第一安装板131设计。进一步地，在别的实施例中，第一调整板246安装在安装基座220的上部，第一调整板246的底部安装有贯通至安装基座220的下部的多处导向轴251，导向轴251上外嵌有扁线螺旋弹簧248，扁线螺旋弹簧248一端支撑在导向轴251的一端的弹簧座249上，扁线螺旋弹簧248被压缩后另一端抵接至安装基座220的下部。通过扁线螺旋弹簧248的作用，同样可以固定第一调整板246，而由于扁线螺旋弹簧248具有更大的压缩行程，因此，第一调整板246的调节范围也相对更大。
由于X轴推动部243的气缸及Y轴推动部245的气缸难以实现同时将动力电池夹紧，为了解决一边夹紧动力电池后，另外一边夹紧时，动力电池同样因为摩擦的原因导致动力电池的壳体损伤的技术问题，提高焊接良率，第二平面度调整机构232上还设置有具有第二Y轴滑动部233及驱使第二Y轴滑动部233复位的第三柔性体234的第三滑动部235，X轴定位部222安装在第二Y轴滑动部233上。第二Y轴滑动部233可以是线性滑轨、线性导向轴、T形槽、燕尾槽等滑动部件，优选线性滑轨，第三柔性体234可以是弹簧、油压缓冲器、软质的硅胶、软质的聚氨酯等，优选弹簧。
以下对顶盖焊接部2的工作流程进行详细说明。
动力电池在顶盖入壳部31完成入壳后，第二中转机械手322驱动第三电池装载部335转移至顶盖入壳部31及顶盖焊接部2的下部之间，第六中转机械手340将放置在其一侧的焊接保护铜块夹持住并放置在动力电池的顶盖上。
第二中转机械手322驱动第三电池装载部335(或者第五中转机械手339驱动另一处的第三电池装载部335)装载的顶盖入壳完成的动力电池转移至顶盖焊接部2的下部后，第三电池装载部335的顶升气缸伸出，驱动动力电池抵接至基准板224。
动力电池抵接基准板224后，X轴推动部243推动动力电池抵接至X轴定位块242并夹紧，Y轴推动部245推动动力电池抵接至Y轴定位块244并夹紧，第三电池装载部335的第二卡扣结构324松开，基准板224松开。
焊接检测CCD对被定位夹紧的动力电池进行检测后，激光焊接头根据焊接检测CCD检测出来的轨迹焊接。
焊接检测CCD检测顶盖入壳不合格的动力电池，通过下料机械手41抓取后，人工取料，并通过第四中转机械手329中转，重新执行顶盖入壳作业，另外，下料机械手41还可以把焊接保护铜块放置于焊接保护铜块的回流皮带线上，并通过第六中转机械手340把焊接保护铜块放回原位。
焊接合格的动力电池，通过第二中转机械手322(或者通过第五中转机械手339)转移至下料部4(或者通过第五中转机械手339)。
以下对下料部4进行详细说明。
参照图1、图2，下料部4包括将焊接完成的动力电池从顶盖焊接部2转移下料的下料机械手41。下料机械手41可以使用本领域普通技术人员所公知的抓取结构如气动夹爪抓取动力电池及使用气动夹爪夹持焊接保护铜块或者使用真空吸盘吸取焊接保护铜块。另外，下料机械手41可以将焊接合格的动力电池放置于与外接设备对接的流水线上。
在一种实施例中，顶盖焊接部2及下料部4之间还包括焊缝打磨部5。如上所述，第二中转机械手322(或者第五中转机械手339)上还包括有用于装载焊接完成的动力电池并将其转移至焊缝打磨部5的第四电池装载部337及装载焊缝打磨完成的动力电池并将其转移至下料部4的第五电池装载部338。焊缝打磨部5包括夹持动力电池的夹持气缸及驱动打磨滚轮和毛刷沿动力电池的长边移动的滑台模组。
另外，需要说明的是，虽然上述的各个实施例只针对生产系统上只有一处电芯入壳、顶盖入壳、顶盖焊接工位的情况进行说明。但是，本生产系统同样能够适应具有两处或者多处电芯入壳、顶盖入壳、顶盖焊接工位的同时进行。
在上述具体实施方式中所描述的各个具体的技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何方式进行组合，为了不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不另行说明。
以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本实用新型范围的任何修改或者等同替换，均应当涵括在本实用新型的技术方案内。