一种电池模组自动入箱装配系统的制作方法

1.本实用新型提供一种电池模组自动入箱装配系统，属于自动化设备技术领域。


背景技术：

2.在新能源电池生产制程中，需历经电芯(cell)到模组(module)，模组再到电池包(pack)等多个生产阶段，一组电芯组成一个模组，多个模组组成一个电池包，从一颗电芯到电池包的生产过程相当复杂。由于新能源电池生产企业面对不同的客户群体，电池模组和pack产品规格具有多样化特点，产线在生产过程中需要兼容多种产品，模组和pack组装环节的定制化属性远高于单体电芯制造环节，是电池生产的重要工艺之一。
3.pack组装通常包括壳体上线、水冷板安装、壳底涂胶、模组入箱、bms安装、线束安装、上壳体安装、气密性检测、箱体下线等工艺流程。各工位间通过流水线或者agv线进行运输流转，实现流水线生产，装配过程中可实时监测生产信息和记录测试参数。模组入箱是pack装配线中较为重要的一环，由于产品的多样化及兼容性等原因，实际生产中多以半自动方式为主，人工对箱体和电池模组分别进行扫码，人工操作机械吊具吊装模组到壳体的指定位置，装配过程中需要多人同时进行，浪费人力，存在自动化水平较低、产品一致性差、生产节拍慢等问题，人工吊装模组时亦存在较大安全隐患，而现有的模组自动入箱也存在较多问题，抓放模组时不够准确，造成误动作，导致模组损坏甚至安全事故，给厂商带来重大损失，同时新能源电池生产更换型号后，工装切换调整困难，影响生产效率。
4.专利cn107323711a提供的模组自动入箱装置，整体结构采用对称结构，由对称的两套装置组成，包括：第一直角坐标机器人、ng挡电池装置、电池箱平台、机器人平台、第二直角坐标机器人、电池托架、电缸推电池机构。电池箱平台与机器人平台为矩形框架结构，设置于地面。第一直角坐标机器人与第二直角坐标机器人固定在机器人平台的两侧，电池箱平台安放在机器人平台中间。第一直角坐标机器人和第二直角坐标机器人配合联动，对称安装在电池箱平台的两侧。电池托架与电缸推电池机构安放在第一直角坐标机器人上，ng挡电池装置安放在第二直角坐标机器人上。在电池箱平台上放置电池箱。
5.该装置存在以下的缺点
6.目前存在以下缺陷：产品兼容性差；可靠性差，入箱不准确；不方便维护，后期检修成本较高。


技术实现要素：

7.针对上述技术问题，本实用新型设计了一种电池模组自动入箱装配系统，主要包括工业机器人、柔性机器人手爪、自动定位工装、模组视觉定位系统等，可以自动定位pack箱体，视觉识别电池模组与pack箱的mark位置，自动抓取电池模组，定位纠偏后精确将其放入pack箱体中，解决现有技术存在的人工搬运效率低下，工件容易掉落等安全隐患的问题，以及现有机械手爪放精度差、容易导致误动作造成电池模组损坏、产品兼容性差等技术问题。
8.本实用新型基于新能源电池生产制程中，在将电池模组安装到pack箱时，搬送装置自动化程度低，容易引发安全事故，生产效率低下等问题，目的在于提供一种新的电池模组自动入箱装配系统，可以自动将电池模组放入pack箱中，并且可以兼容多种规格产品的生产，工装可以进行快速切换，显著提高了电池模组装配入箱的生产效率，同时降低了运营成本及减少了安全事故的发生。
9.一种电池模组自动入箱装配系统，包括pack箱体转运装置，电池模组搬运装置；
10.pack箱体转运装置用于将预装完成的pack箱体转运到电池模组自动入箱工位，并对pack箱体转运小车进行定位夹紧；
11.pack箱体转运装置包括二次定位架体，二次定位架体上部安装在有夹紧定位机构，还包括负责转运pack箱体的agv小车以及承载pack箱体的工装车；
12.其中pack箱体平放在工装车的台面上，台面上设置有定位块，对pack箱体三面进行初始定位，还设有弹簧旋钮快速定位块对pack箱体另一面定位；
13.所述的弹簧旋钮快速定位块包括固定销轴，弹簧按钮销轴，弹簧按钮销轴通过固定销轴铰接在台面上。
14.agv小车与工装车连接，用于牵引工装车进入到二次定位架体工位；
15.二次定位架体有一对，在二次定位架体上部内侧设置有导向轮，导向轮与工装车的外侧设置的导向条配合，工装车进入到一对二次定位架体中间；
16.二次定位架体上设有夹紧定位机构开始动作，夹紧定位机构呈对角布置，用于将工装车夹紧；
17.夹紧定位机构包括第二夹紧气缸，第二夹紧气缸通过气缸固定底板滑动安装在滑动导轨上，第二夹紧气缸伸出端连接推动夹紧推板，夹紧推板上设有夹紧滚轮。
18.电池模组搬运装置，包括机器人底座，六轴工业机器人，机器人手爪，物料存放平台及agv转运车，用于搬运电池模组；
19.机器人手爪包括与机器人末端连接用的连接法兰，法兰连接基座，基座的下方设有两组导轨滑块，其中一组导轨滑块上连接移动夹板；
20.气缸固定座通过丝杠导轨组件连接在另一组导轨滑块上，第一夹紧气缸的底座固定在气缸固定座上，丝杠导轨组件可以调节气缸固定座的位置，以此来调节夹紧不同规格电池模组的行程；
21.基座的端部安装有固定夹板；
22.在基座侧上方设置有多个行程调整传感器，气缸固定座的上部固定有感应支架，与行程调整传感器配合使用；
23.在移动夹板和固定夹板的下部中央位置各设置有一个夹紧到位传感器，用来检测夹板是否夹紧电池模组，在固定夹板的外侧固定有视觉组件，视觉组件的相机和光源通过固定支架与固定夹板相连，在基座的上方固定有扫码组件，用来对电池模组进行扫码记录。
24.本实用新型具体的技术效果：
25.1.提高了电池模组自动入箱的生产效率；
26.2.可兼容多种规格产品的生产，工装换型方便快捷、可靠，减少了辅助定位时间；
27.3.降低了人工操作模组入箱带来的安全风险以及导致的电池模组损坏；
28.4.结构可靠性高，不易损坏，寿命较长，并且便于后期维护，可降低生产运营成本。
附图说明
29.图1是本实用新型的电池模组自动入箱结构示意图；
30.图2是本实用新型的pack箱体转运装置结构示意图；
31.图3是本实用新型的工装车台面结构示意图；
32.图4是本实用新型的夹紧定位机构结构示意图；
33.图5是本实用新型的电池模组搬运装置结构示意图；
34.图6是本实用新型的机器人手爪结构示意图。
具体实施方式
35.结合附图说明本发明的具体技术方案。
36.如图1所示，一种电池模组自动入箱装配系统，包括pack箱体转运装置1，电池模组搬运装置2。为使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图做进一步说明，
37.如图2所示，pack箱体转运装置1用于将预装完成的pack箱体转运到电池模组自动入箱工位，并对pack箱体转运小车进行定位夹紧；
38.pack箱体转运装置1包括二次定位架体3.1，二次定位架体3.1上部安装在有夹紧定位机构3.2，还包括负责转运pack箱体的agv小车3.3以及承载pack箱体的工装车3.4；
39.其中pack箱体3.5平放在工装车3.4的台面3.4.1上，台面3.4.1上设置有定位块3.4.2，对pack箱体3.5进行初始定位；
40.如图3所示，台面3.4.1结构。pack箱体3.5的三边通过定位块3.4.2进行定位，左侧设置有两个弹簧旋钮快速定位块3.4.3，弹簧旋钮快速定位块3.4.3包括固定销轴3.4.3.1，弹簧按钮销轴3.4.3.2，拔起弹簧按钮销轴3.4.3.2后可以90
°
旋转，进行快速定位和解除定位动作。在台面3.4.1上设置有多组定位块连接孔，便于针对生产不同规格产品时快速换装。
41.为了完成pack箱体的固定准备工作，agv小车3.3牵引固定好pack箱体的工装车3.4由上一工序进入到二次定位架体3.1工位，二次定位架体3.1左右各一个，在二次定位架体3.1上部内侧设置有导向轮，导向轮与工装车3.4的外侧设置的导向条配合，可以使工装车3.4顺利进入到二次定位架体3.1中间，并保证左右方向的间隙。
42.当agv小车3.3行驶到指定位置时进行停靠，此时呈对角布置在二次定位架体3.1上的夹紧定位机构3.2开始动作，将工装车3.4夹紧，完成pack箱体的二次定位。
43.夹紧定位机构3.2如图4所示。夹紧定位机构3.2包括气缸固定底板3.2.1，第二夹紧气缸3.2.2，滑动导轨3.2.3，夹紧推板3.2.4以及夹紧滚轮3.2.5。夹紧定位机构3.2包括第二夹紧气缸3.2.2，第二夹紧气缸3.2.2通过气缸固定底板3.2.1滑动安装在滑动导轨3.2.3上，第二夹紧气缸3.2.2伸出端连接推动夹紧推板3.2.4，夹紧推板3.2.4上设有夹紧滚轮3.2.5。夹紧时，第二夹紧气缸3.2.2推动夹紧推板3.2.4动作，固定在夹紧推板3.2.4上的夹紧滚轮3.2.5一起向前伸出，与工装小车3.4对角的架体直角边接触，完成精确定位。
44.如图5所示，电池模组搬运装置2，包括机器人底座4.1，六轴工业机器人4.2，机器人手爪4.3，物料存放平台4.4及agv转运车4.5，用于搬运电池模组4.6。主要实现过程为：agv转运车4.5将组装好的电池模组4.6从模组存放库转运至物料存放平台4.4后，机器人手
爪4.3开始动作，准确识别并抓取电池模组4.6，将电池模组4.6准确投放入pack箱体转运装置1的pack箱体3.5中。
45.如图6所示，机器人手爪4.3的详细结构，机器人手爪4.3包括与机器人末端连接用的连接法兰4.3.1，法兰4.3.1连接基座4.3.2，基座4.3.2的下方设有两组导轨滑块，其中一组导轨滑块上连接移动夹板4.3.4；
46.气缸固定座4.3.6通过丝杠导轨组件4.3.7连接在另一组导轨滑块上，第一夹紧气缸4.3.5的底座固定在气缸固定座4.3.6上，丝杠导轨组件4.3.7可以调节气缸固定座4.3.6的位置，以此来调节夹紧不同规格电池模组的行程；
47.基座4.3.2的端部安装有固定夹板4.3.3；
48.在基座4.3.2侧上方设置有多个行程调整传感器4.3.11，气缸固定座4.3.6的上部固定有感应支架4.3.12，与行程调整传感器4.3.11配合使用，当机器人手爪4.3夹紧不同规格产品时，对应的行程调整传感器4.3.11发出讯号，避免机器人手爪4.3的误动作，损坏电池模组4.6；
49.在移动夹板4.3.4和固定夹板4.3.3的下部中央位置各设置有一个夹紧到位传感器4.3.10，用来检测夹板是否夹紧电池模组4.6，在固定夹板4.3.3的外侧固定有视觉组件4.3.8，视觉组件4.3.8的相机和光源通过固定支架与固定夹板4.3.3相连，在基座4.3.2的上方固定有扫码组件4.3.9，用来对电池模组4.6进行扫码记录。
50.电池模组4.6自动入箱的整个工作流程：机器人手爪4.3首先移动到pack箱体转运装置1中的工装车3.4上方，视觉组件4.3.8对固定在工装车3.4的台面3.4.1上的pack箱体3.5进行拍照，准确识别pack箱体3.5上部的位置特征，随后机器人手爪4.3移动到电池模组4.6的上方，视觉组件4.3.8对电池模组4.6的上部特征进行拍照，计算出精确坐标，机器人手爪4.3开始动作，机器人手爪4.3的固定夹板4.3.3移动到电池模组4.6的一端，开始下降，到达指定位置时，机器人手爪4.3停止下降，此时，机器人手爪4.3开始平移，固定夹板4.3.3内侧向电池模组4.6端部移动，固定夹板4.3.3的内侧与电池模组4.6的端板相接触，固定夹板4.3.3下方的夹紧到位传感器4.3.10发出到位讯号，第一夹紧气缸4.3.5开始动作，移动夹板4.3.4向内侧移动，靠近电池模组4.6的另一端，当移动夹板4.3.4的内侧面与电池模组4.6的另一端接触时，夹紧到位传感器4.3.10发出讯号，保证机器人手爪4.3将电池模组4.6准确夹紧，此时机器人手臂带动机器人手爪4.3将电池模组4.6转移到pack箱体3.5的上部，并将电池模组4.6准确放入pack箱体3.5指定位置，随后夹紧气缸4.3的气缸杆向外伸出将移动夹板4.3.4打开，整个机器人手爪4.3向固定夹板4.3.3外侧平移，此时，固定夹板4.3.3与电池模组4.6另一端板脱开，至此，电池模组4.6自动入箱完成，机器人手爪4.3将重复以上动作，完成其余电池模组4.6的入箱动作，如此往复。当生产不同规格电池模组4.6时，需通过丝杠导轨组件4.3.7调整第一夹紧气缸4.3.5的夹紧行程，此时需要转动丝杠导轨组件4.3.7的手轮，将气缸固定座4.3.6移动到指定位置，行程调整传感器4.3.11收到感应支架4.3.12遮挡发出的讯号，表明对应规格产品行程调整完成，通过丝杠导轨组件4.3.7将气缸固定座4.3.6的导轨滑块与导轨锁死，接下来即可完成新规格电池模组4.6的自动入箱工作。

技术特征：
1.一种电池模组自动入箱装配系统，其特征在于，包括pack箱体转运装置(1)，电池模组搬运装置(2)；pack箱体转运装置(1)用于将预装完成的pack箱体转运到电池模组自动入箱工位，并对pack箱体转运小车进行定位夹紧；pack箱体转运装置(1)包括二次定位架体(3.1)，二次定位架体(3.1)上部安装在有夹紧定位机构(3.2)，还包括负责转运pack箱体的agv小车(3.3)以及承载pack箱体的工装车(3.4)；其中pack箱体(3.5)平放在工装车(3.4)的台面(3.4.1)上，台面(3.4.1)上设置有定位块(3.4.2)，对pack箱体(3.5)三面进行初始定位，还设有弹簧旋钮快速定位块(3.4.3)对pack箱体(3.5)另一面定位；agv小车(3.3)与工装车(3.4)连接，用于牵引工装车(3.4)进入到二次定位架体(3.1)工位；二次定位架体(3.1)有一对，在二次定位架体(3.1)上部内侧设置有导向轮，导向轮与工装车(3.4)的外侧设置的导向条配合，工装车(3.4)进入到一对二次定位架体(3.1)中间；二次定位架体(3.1)上设有夹紧定位机构(3.2)开始动作，夹紧定位机构(3.2)呈对角布置，用于将工装车(3.4)夹紧；电池模组搬运装置(2)，包括机器人底座(4.1)，六轴工业机器人(4.2)，机器人手爪(4.3)，物料存放平台(4.4)及agv转运车(4.5)，用于搬运电池模组(4.6)；机器人手爪(4.3)包括与机器人末端连接用的连接法兰(4.3.1)，法兰(4.3.1)连接基座(4.3.2)，基座(4.3.2)的下方设有两组导轨滑块，其中一组导轨滑块上连接移动夹板(4.3.4)；气缸固定座(4.3.6)通过丝杠导轨组件(4.3.7)连接在另一组导轨滑块上，第一夹紧气缸(4.3.5)的底座固定在气缸固定座(4.3.6)上，丝杠导轨组件(4.3.7)可以调节气缸固定座(4.3.6)的位置，以此来调节夹紧不同规格电池模组的行程；基座(4.3.2)的端部安装有固定夹板(4.3.3)；在基座(4.3.2)侧上方设置有多个行程调整传感器(4.3.11)，气缸固定座(4.3.6)的上部固定有感应支架(4.3.12)，与行程调整传感器(4.3.11)配合使用；在移动夹板(4.3.4)和固定夹板(4.3.3)的下部中央位置各设置有一个夹紧到位传感器(4.3.10)，用来检测夹板是否夹紧电池模组(4.6)，在固定夹板(4.3.3)的外侧固定有视觉组件(4.3.8)，视觉组件(4.3.8)的相机和光源通过固定支架与固定夹板(4.3.3)相连，在基座(4.3.2)的上方固定有扫码组件(4.3.9)，用来对电池模组(4.6)进行扫码记录。2.根据权利要求1所述的一种电池模组自动入箱装配系统，其特征在于，所述的弹簧旋钮快速定位块(3.4.3)包括固定销轴(3.4.3.1)，弹簧按钮销轴(3.4.3.2)，弹簧按钮销轴(3.4.3.2)通过固定销轴(3.4.3.1)铰接在台面(3.4.1)上。3.根据权利要求1所述的一种电池模组自动入箱装配系统，其特征在于，所述的夹紧定位机构(3.2)包括第二夹紧气缸(3.2.2)，第二夹紧气缸(3.2.2)通过气缸固定底板(3.2.1)滑动安装在滑动导轨(3.2.3)上，第二夹紧气缸(3.2.2)伸出端连接推动夹紧推板(3.2.4)，夹紧推板(3.2.4)上设有夹紧滚轮(3.2.5)。

技术总结
本实用新型提供一种电池模组自动入箱装配系统，包括Pack箱体转运装置，电池模组搬运装置；Pack箱体转运装置用于将预装完成的Pack箱体转运到电池模组自动入箱工位，并对Pack箱体转运小车进行定位夹紧；电池模组搬运装置，用于搬运电池模组；主要包括工业机器人、柔性机器人手爪、自动定位工装、模组视觉定位系统等，可以自动定位PACK箱体，视觉识别电池模组与PACK箱的Mark位置，自动抓取电池模组，定位纠偏后精确将其放入PACK箱体中，解决现有技术存在的人工搬运效率低下，工件容易掉落等安全隐患的问题，以及现有机械手爪放精度差、容易导致误动作造成电池模组损坏、产品兼容性差等技术问题。技术问题。技术问题。


技术研发人员：郭瑞 杨卓 刘振国 苏赞 刘木子 马小萌 肖思哲
受保护的技术使用者：北京机械工业自动化研究所有限公司
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/8/13