CN102332598B - 基于ccd定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池装配设备技术领域，特指基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，包括有机架和物流拉带，物流拉带设置在机架上，机架上沿着物流拉带依次设有进料机构、CCD定位打钢珠机构、CCD定位上化成螺丝机构、出料机构，机架上还设有为化成螺丝上下料机构，本发明可以配备在生产拉线上，通过进料机构和出料机构实现全自动电池上下料，物流拉带自动将电池送往CCD定位打钢珠机构处打钢珠、和CCD定位上化成螺丝机构处上螺丝，打钢珠和上螺丝通过CCD传感器定位，定位精准，完成钢珠与螺丝的精准装配，本发明将打钢珠和上螺丝工序整合到一起，形成生产自动化，生产效率高，结构紧凑，产品质量好。

Description

基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备

技术领域：

本发明涉及电池装配设备技术领域，特指基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，是对1mm-2mm直径钢珠的分离、装配、检测，及螺丝的抓取、装配的自动装配设备。

背景技术：

随着现代社会的发展和环保意识的增强，低碳经济的方兴未艾，越来越多的设备选择以可充放电的锂离子电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具、电动汽车等等。

锂离子电池有钢壳和铝壳结构，根据设计不同，其电池顶盖上有1-2个孔。电池在注液后，需要将此孔密封住防止空气进入。工艺上一般使用与孔过盈配合的钢珠加滴固化胶实现孔的密封。由于钢珠直径1mm--2mm，控制困难，传统的打钢珠装置或手动打钢珠往往会造成漏打、多打、把钢珠打入电池内部和钢珠无法追溯等问题。漏打钢珠会造成生产效率的降低且难判断，多打是指一次打两个或以上钢珠，钢珠打入电池内部有可能造成阴阳极短路，产生极大的安全隐患。另一方面，传统的机械式定位对来料要求高，若电池顶盖孔位置有稍许偏移，机械式定位会将钢珠打偏或变形。手动打钢珠则难保证钢珠装配后的一致性。注液和打完钢珠后的电池需要化成，大容量锂离子电池的化成一般采用针床式结构，根据设计不同，有的电池需要在顶盖螺纹孔上装配化成螺丝以增大接触面积，使探针与电池有效导通。但是现有的螺丝装配一般由人工完成，工作效率低。如何使打钢珠、上化成螺丝这两个工序整合到一起，实现自动化并且保证品质，成为动力锂离子电池工业自动化中的一个难点。

发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种结合流拉式机械结构和CCD定位技术的基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，达到将动力锂离子电池顶盖孔与钢珠装配工序、及顶盖螺纹孔与化成螺丝装配工序整合到一起、形成生产自动化的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，其包括有机架和用于输送电池的物流拉带，物流拉带设置在机架上，机架上沿着物流拉带依次设有将电池送到物流拉带上的进料机构、将钢珠打到电池上的CCD定位打钢珠机构、对电池上化成螺丝的CCD定位上化成螺丝机构、将电池送出的出料机构，机架上还设有为CCD定位上化成螺丝机构提供化成螺丝的化成螺丝上下料机构。

作为本发明基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备的一种改进，所述CCD定位打钢珠机构与CCD定位上化成螺丝机构之间设有清洁机构，清洁机构包括有放卷盘、收卷盘、卷绕在放卷盘中的清洁带、主动辊、从动辊、清洁辊，清洁带由放卷盘放卷后绕经从动辊、清洁辊、主动辊卷绕在收卷盘上。

作为本发明基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备的一种改进，所述进料机构包括有进料无杆气缸、设置在进料无杆气缸输出端的夹杆气缸、与夹杆气缸输出端连接的夹具夹杆。

作为本发明基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备的一种改进，所述CCD定位打钢珠机构包括有打钢珠座体，打钢珠座体上由上至下依次设有钢珠漏斗、分钢珠装置、打钢珠嘴，钢珠漏斗连接在分钢珠装置的上端入口处，分钢珠装置的下端出口通过钢珠管道与打钢珠嘴连接，钢珠管道外部设有霍尔传感器，打钢珠嘴一侧安装有打钢珠CCD传感器，打钢珠座体底部设有打钢珠X轴伺服传动机构和打钢珠Y轴伺服传动机构，打钢珠X轴伺服传动机构和打钢珠Y轴伺服传动机构均由伺服电机驱动。

作为本发明基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备的一种改进，所述分钢珠装置包括有分钢珠座体、设置在分钢珠座体上的分钢珠气缸、设置在分钢珠气缸输出端的分钢珠滑块，分钢珠座体内部设有连通钢珠漏斗和钢珠管道的钢珠一次分离管道，分钢珠滑块设置在与钢珠一次分离管道对应的位置处，分钢珠座体上设有与钢珠管道导通的气控开关。

作为本发明基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备的一种改进，所述打钢珠座体上设有顶针气缸、与顶针气缸输出端连接的打钢珠顶针，打钢珠嘴内部设有打钢珠通道，打钢珠顶针的底部伸入打钢珠通道中，钢珠管道的底端与打钢珠通道连通。

作为本发明基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备的一种改进，所述打钢珠通道的出口处设有钢珠缓存位，钢珠缓存位内侧沿圆周方向等距开设有多个钢珠槽，钢珠槽中装设有钢珠，钢珠凸出钢珠缓存位内侧表面。

作为本发明基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备的一种改进，所述打钢珠顶针上螺纹连接有行程调节螺母。

作为本发明基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备的一种改进，所述化成螺丝上下料机构包括有滑轨气缸、螺丝托盘上料单元、托盘定位单元和托盘下料单元，托盘定位单元与托盘下料单元之间通过滑轨气缸连接，螺丝托盘上料单元底部连接有上料顶升气缸，托盘定位单元底部连接有托料气缸，托盘下料单元底部连接有下料顶升气缸。

作为本发明基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备的一种改进，所述CCD定位上化成螺丝机构包括有上螺丝座体、设置在上螺丝座体上的旋转气缸、螺丝夹爪和螺丝吸盘，螺丝夹爪和螺丝吸盘设置在旋转气缸的输出端，上螺丝座体上设有位于旋转气缸一侧的上螺丝CCD传感器，上螺丝座体通过上螺丝X轴伺服传动机构、上螺丝Y轴伺服传动机构和上螺丝Z轴伺服传动机构与机架连接，上螺丝X轴伺服传动机构、上螺丝Y轴伺服传动机构和上螺丝Z轴伺服传动机构均由伺服电机驱动。

作为本发明基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备的一种改进，所述机架上设有与物流拉带驱动连接的输送电机、用于将物料挡停在各个工位的挡料气缸，物流拉带上的每个工位位置安装有一组定位装置，定位装置包括有前定位气缸、后定位气缸和侧定位气缸。

作为本发明基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备的一种改进，所述出料机构包括有出料块、出料伺服传动机构，出料块通过出料伺服传动机构与机架连接，出料伺服传动机构由伺服电机驱动。

本发明有益效果在于：其包括有机架和物流拉带，物流拉带设置在机架上，机架上沿着物流拉带依次设有进料机构、CCD定位打钢珠机构、CCD定位上化成螺丝机构、出料机构，机架上还设有为化成螺丝上下料机构，本发明可以配备在生产拉线上，通过进料机构和出料机构实现全自动电池上下料，物流拉带自动将电池送往CCD定位打钢珠机构处打钢珠、和CCD定位上化成螺丝机构处上螺丝，打钢珠和上螺丝通过CCD传感器定位，定位精准，完成钢珠与螺丝的精准装配，螺丝有独立的自动化成螺丝上下料机构，本发明将打钢珠和上螺丝工序整合到一起，形成生产自动化，生产效率高，结构紧凑，产品质量好。

附图说明：

图1是本发明打钢珠工艺示意图；

图2是本发明上化成螺丝工艺示意图；

图3是本发明整机的结构示意图；

图4是本发明进料机构的结构示意图；

图5是本发明CCD定位打钢珠机构的结构示意图；

图6是本发明分钢珠装置的结构示意图；

图7是本发明打钢珠嘴的结构示意图；

图8是本发明清洁机构的结构示意图；

图9是本发明化成螺丝上下料机构的结构示意图；

图10是本发明CCD定位上化成螺丝机构的结构示意图；

图11是本发明整机物流结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

见图1所示，是本发明打钢珠工艺示意图，钢珠11与电池10的孔101过盈配合，通过打钢珠顶针443的压力，使其完成装配。

见图2所示，是本发明上化成螺丝工艺示意图，化成螺丝12对准电池10顶盖上的螺纹孔102，再拧紧。

见图3所示，基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备包括有机架1和用于输送电池的物流拉带2，物流拉带2设置在机架1上，机架1上沿着物流拉带2依次设有将电池送到物流拉带2上的进料机构3、将钢珠打到电池上的CCD定位打钢珠机构4、清洁机构8、对电池上化成螺丝的CCD定位上化成螺丝机构5、将电池送出的出料机构6，机架1上还设有为CCD定位上化成螺丝机构5提供化成螺丝的化成螺丝上下料机构7。

进料机构3将电池连同夹具从流拉线上送入物流拉带2，物流拉带2将电池和夹具分别送往CCD定位打钢珠机构4、清洁机构8和CCD定位上化成螺丝机构5，CCD定位打钢珠机构4通过CCD定位对准电池顶盖孔再打钢珠，清洁机构8将打完钢珠后的电池顶盖孔上的电解液和其他污垢擦洗干净，CCD定位上化成螺丝机构5从化成螺丝上下料机构7中抓取化成螺丝，通过CCD定位对准电池顶盖上的螺纹孔，再向下旋转拧紧，最后电池和夹具由出料机构6送往流拉线。

见图4所示，进料机构3包括有进料无杆气缸31、设置在进料无杆气缸31输出端的夹杆气缸32、与夹杆气缸32输出端连接的夹具夹杆33。夹杆气缸32推动夹具夹杆33夹住电池夹具13的4个角，进料无杆气缸31将电池10和夹具13一同送往物流拉带2，完成自动上料。

见图5所示，CCD定位打钢珠机构4包括有打钢珠座体41，打钢珠座体41上由上至下依次设有钢珠漏斗42、分钢珠装置43、打钢珠嘴44，钢珠漏斗42连接在分钢珠装置43的上端入口处，分钢珠装置43的下端出口通过钢珠管道45与打钢珠嘴44连接，钢珠管道45外部设有霍尔传感器46，打钢珠嘴44一侧安装有打钢珠CCD传感器47，打钢珠座体41底部设有打钢珠X轴伺服传动机构48和打钢珠Y轴伺服传动机构49，打钢珠X轴伺服传动机构48和打钢珠Y轴伺服传动机构49均由伺服电机驱动。

钢珠可大量放入钢珠漏斗42中，分钢珠装置43一次分离出一颗钢珠，落入钢珠管道45，霍尔传感器46检测到有钢珠落下，气控开关435打开压缩空气，将钢珠吹入打钢珠嘴44，打钢珠CCD传感器47定位电池顶盖孔的X、Y轴坐标，打钢珠X轴伺服传动机构48和打钢珠Y轴伺服传动机构49带动打钢珠座体41移动到定位位置，使打钢珠嘴44与电池顶盖孔中心对齐，CCD定位打钢珠机构4下压至电池顶盖上，顶针气缸442推动打钢珠顶针443，将打钢珠嘴44中的钢珠压入电池顶盖孔，完成装配。

见图6所示，分钢珠装置43包括有分钢珠座体431、设置在分钢珠座体431上的分钢珠气缸432、设置在分钢珠气缸432输出端的分钢珠滑块433，分钢珠座体431内部设有连通钢珠漏斗42和钢珠管道45的钢珠一次分离管道434，分钢珠滑块433设置在与钢珠一次分离管道434对应的位置处，分钢珠座体431上设有与钢珠管道45导通的气控开关435。钢珠装入钢珠漏斗42中，通过钢珠一次分离管道434排成一列，分钢珠气缸432推动分钢珠滑块433分出一颗钢珠，钢珠落入钢珠管道45，霍尔传感器46检测到有钢珠掉落后打开气控开关435，将钢珠吹到打钢珠嘴44内。分钢珠装置43分钢珠准确，钢珠在整个装置中的行程通过机械结构和霍尔传感技术实现可控制。

见图7所示，打钢珠座体41上设有顶针气缸442、与顶针气缸442输出端连接的打钢珠顶针443，打钢珠嘴44内部设有打钢珠通道441，打钢珠顶针443的底部伸入打钢珠通道441中，钢珠管道45的底端与打钢珠通道441连通。打钢珠通道441的出口处设有钢珠缓存位444，钢珠缓存位444内侧沿圆周方向等距开设有多个钢珠槽，钢珠槽中装设有钢珠，钢珠凸出钢珠缓存位444内侧表面。打钢珠顶针443上螺纹连接有行程调节螺母445，行程调节螺母445可调节打钢珠顶针443行程，控制钢珠压入电池顶盖孔的深浅。

钢珠从钢珠管道45落入钢珠缓存位444但不落出打钢珠嘴44，钢珠缓存位444在内圆周上等间距加工3个钢珠槽，与钢珠槽配合的3颗钢珠凸出钢珠缓存位444内侧表面一定弧度，一起将从钢珠管道45落入的钢珠抱住，打钢珠CCD传感器47定位好后，打钢珠顶针443下压，钢珠槽内的3颗钢珠受力缩回，其所抱住的钢珠随打钢珠顶针443一起下压至电池顶盖孔，完成装配。

见图8所示，清洁机构8包括有放卷盘81、收卷盘82、卷绕在放卷盘81中的清洁带83、主动辊84、从动辊85、清洁辊86，清洁带83由放卷盘81放卷后绕经从动辊85、清洁辊86、主动辊84卷绕在收卷盘82上。清洁辊86下压至电池顶盖孔处，主动辊84带动清洁带83转动，将装配好钢珠后的电池顶盖孔擦洗干净。

见图9所示，化成螺丝上下料机构7包括有滑轨气缸71、螺丝托盘上料单元72、托盘定位单元73和托盘下料单元74，托盘定位单元73与托盘下料单元74之间通过滑轨气缸71连接，螺丝托盘上料单元72底部连接有上料顶升气缸75，托盘定位单元73底部连接有托料气缸76，托盘下料单元74底部连接有下料顶升气缸77。化成螺丝装入螺丝托盘内，将螺丝托盘叠好放入螺丝托盘上料单元72，滑轨气缸71将一个装满化成螺丝的螺丝托盘送到托盘定位单元73，托料气缸76上升顶起螺丝托盘到定位位置，上完螺丝的托盘由滑轨气缸71送到托盘下料单元74，由下料顶升气缸77将托盘托住。

见图10所示，CCD定位上化成螺丝机构5包括有上螺丝座体51、设置在上螺丝座体51上的旋转气缸52、螺丝夹爪53和螺丝吸盘54，螺丝夹爪53和螺丝吸盘54设置在旋转气缸52的输出端，上螺丝座体51上设有位于旋转气缸52一侧的上螺丝CCD传感器55，上螺丝座体51通过上螺丝X轴伺服传动机构56、上螺丝Y轴伺服传动机构57和上螺丝Z轴伺服传动机构58与机架1连接，上螺丝X轴伺服传动机构56、上螺丝Y轴伺服传动机构57和上螺丝Z轴伺服传动机构58均由伺服电机驱动。

上螺丝CCD传感器55在托盘定位单元73定位化成螺丝中心，上螺丝X轴伺服传动机构56、上螺丝Y轴伺服传动机构57带动上螺丝座体51移动到定位位置，上螺丝Z轴伺服传动机构58带动上螺丝座体51和旋转气缸52下降，螺丝吸盘54将化成螺丝吸出螺丝托盘，上螺丝Z轴伺服传动机构58带动上螺丝座体51和旋转气缸52上升，螺丝夹爪53抓住螺丝，上螺丝X轴伺服传动机构56、上螺丝Y轴伺服传动机构57带动上螺丝座体51移动到上化成螺丝位，上螺丝CCD传感器55定位电池螺纹孔中心，上螺丝X轴伺服传动机构56、上螺丝Y轴伺服传动机构57带动上螺丝座体51移动到定位位置，上螺丝Z轴伺服传动机构58带动上螺丝座体51和旋转气缸52下降，旋转气缸52旋转螺丝夹爪53抓住的化成螺丝，完成装配。

见图11所示，机架1上设有与物流拉带2驱动连接的输送电机21、用于将物料挡停在各个工位的挡料气缸22，物流拉带2上的每个工位位置安装有一组定位装置，定位装置包括有前定位气缸23、后定位气缸24和侧定位气缸25。出料机构6包括有出料块61、出料伺服传动机构62，出料块61通过出料伺服传动机构62与机架1连接，出料伺服传动机构62由伺服电机驱动。进料机构3将电池同夹具一起送到物流拉带2上，物流拉带2将物料依次送往打钢珠工位、清洁工位、上化成螺丝工位和出料工位，挡料气缸22将物料挡停在各个工位，后定位气缸24、前定位气缸23和侧定位气缸25先后定位，夹紧电池不让其移动，其中后定位气缸24为L状，定位电池两面，出料伺服传动机构62带动出料块61将打完钢珠和上完螺丝的电池同夹具一起送往流拉线。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，其特征在于：其包括有机架和用于输送电池的物流拉带，物流拉带设置在机架上，机架上沿着物流拉带依次设有将电池送到物流拉带上的进料机构、将钢珠打到电池上的CCD定位打钢珠机构、对电池上化成螺丝的CCD定位上化成螺丝机构、将电池送出的出料机构，机架上还设有为CCD定位上化成螺丝机构提供化成螺丝的化成螺丝上下料机构；CCD定位打钢珠机构包括有打钢珠座体，打钢珠座体上由上至下依次设有钢珠漏斗、分钢珠装置、打钢珠嘴，钢珠漏斗连接在分钢珠装置的上端入口处，分钢珠装置的下端出口通过钢珠管道与打钢珠嘴连接，钢珠管道外部设有霍尔传感器，打钢珠嘴一侧安装有打钢珠CCD传感器，打钢珠座体底部设有打钢珠X轴伺服传动机构和打钢珠Y轴伺服传动机构；CCD定位上化成螺丝机构包括有上螺丝座体、设置在上螺丝座体上的旋转气缸、螺丝夹爪和螺丝吸盘，螺丝夹爪和螺丝吸盘设置在旋转气缸的输出端，上螺丝座体上设有位于旋转气缸一侧的上螺丝CCD传感器，上螺丝座体通过上螺丝X轴伺服传动机构、上螺丝Y轴伺服传动机构和上螺丝Z轴伺服传动机构与机架连接。

2.根据权利要求1所述的基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，其特征在于：所述CCD定位打钢珠机构与CCD定位上化成螺丝机构之间设有清洁机构，清洁机构包括有放卷盘、收卷盘、卷绕在放卷盘中的清洁带、主动辊、从动辊、清洁辊，清洁带由放卷盘放卷后绕经从动辊、清洁辊、主动辊后卷绕在收卷盘上。

3.根据权利要求1所述的基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，其特征在于：所述进料机构包括有进料无杆气缸、设置在进料无杆气缸输出端的夹杆气缸、与夹杆气缸输出端连接的夹具夹杆。

4.根据权利要求1所述的基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，其特征在于：所述分钢珠装置包括有分钢珠座体、设置在分钢珠座体上的分钢珠气缸、设置在分钢珠气缸输出端的分钢珠滑块，分钢珠座体内部设有连通钢珠漏斗和钢珠管道的钢珠一次分离管道，分钢珠滑块设置在与钢珠一次分离管道对应的位置处，分钢珠座体上设有与钢珠管道导通的气控开关。

5.根据权利要求1所述的基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，其特征在于：所述打钢珠座体上设有顶针气缸、与顶针气缸输出端连接的打钢珠顶针，打钢珠嘴内部设有打钢珠通道，打钢珠顶针的底部伸入打钢珠通道中，钢珠管道的底端与打钢珠通道连通。

6.根据权利要求5所述的基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，其特征在于：所述打钢珠通道的出口处设有钢珠缓存位，钢珠缓存位内侧沿圆周方向等距开设有多个钢珠槽，钢珠槽中装设有钢珠，钢珠凸出钢珠缓存位内侧表面。

7.根据权利要求5所述的基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，其特征在于：所述打钢珠顶针上螺纹连接有行程调节螺母。

8.根据权利要求1所述的基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，其特征在于：所述化成螺丝上下料机构包括有滑轨气缸、螺丝托盘上料单元、托盘定位单元和托盘下料单元，托盘定位单元与托盘下料单元之间通过滑轨气缸连接，螺丝托盘上料单元底部连接有上料顶升气缸，托盘定位单元底部连接有托料气缸，托盘下料单元底部连接有下料顶升气缸。

9.根据权利要求1所述的基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，其特征在于：所述机架上设有与物流拉带驱动连接的输送电机、用于将物料挡停在各个工位的挡料气缸，物流拉带上的每个工位位置安装有一组定位装置，定位装置包括有前定位气缸、后定位气缸和侧定位气缸。

10.根据权利要求1所述的基于CCD定位的全自动打钢珠和上化成螺丝设备，其特征在于：所述出料机构包括有出料块、出料伺服传动机构，出料块通过出料伺服传动机构与机架连接。

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