CN108069247B - 多功能控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了多功能控制装置，包括：安装架；连接臂，包括并列安装在安装架上的翻转连接臂和焊接连接臂，翻转连接臂和焊接连接臂分别包括相对设置的主动臂和被动臂；夹爪，包括分别安装在翻转连接臂的翻转主动臂和翻转被动臂上以夹持电池模块的主动夹爪和被动夹爪，分别安装在焊接连接臂的焊接主动臂和焊接被动臂上以夹持焊接防护罩的定位销；动力装置，包括分别驱动翻转连接臂和焊接连接臂的主动臂和/或被动臂在安装架上移动的驱动气缸，以及驱动翻转连接臂的主动夹爪相对自身轴线旋转的旋转气缸。本发明将翻转装置和焊接配合装置安装在同一个安装架上，可以减少用于驱动装置的数量，同时减少控制时的移动量和控制程序，降低设备成本。

Description

多功能控制装置

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种在制造电动汽车的电池的生产过程中可同时控制多个部件动作的多功能控制装置。

背景技术

现有电动汽车的电池一般是由多个独立的电池通过批量组合后，经过焊接形成相应的串、并联连接，构成一个提供一定电压的电池模块，将预定数量的电池模块再进行组合安装，通过串、并联的连接，即可形成为不同电动汽车提供指定电压输出的电池包。电池模块在组装过程中需要将各电池的正负极焊接至一个导电片上，

目前该类电池包多是手动组装，还未有成熟的针对此类电池包实现批量制作的自动生产线。

此外，此类电池件一般重量较大，在制造过程中需要同时对不同的部件进行多次移动或翻动，也需要一种能够根据制造需要对电池各部件进行操作的多功能装置。

发明内容

本发明的目的是要提供一种在制造电动汽车的电池的生产过程中可同时控制多个部件动作的多功能控制装置。

特别地，本发明一个实施方式的多功能控制装置，包括：

安装架；

连接臂，包括并列安装在所述安装架上的翻转连接臂和焊接连接臂，所述翻转连接臂包括相对设置的翻转主动臂和翻转被动臂，所述翻转主动臂和/或翻转被动臂与所述安装架活动连接，所述焊接连接臂包括相对设置的焊接主动臂和焊接被动臂，所述焊接主动臂和/或所述焊接被动臂与所述安装架活动连接；

夹爪，包括分别安装在所述翻转主动臂和翻转被动臂上以夹持电池模块的主动夹爪和被动夹爪，以及安装在所述焊接主动臂和焊接被动臂上以夹持焊接防护罩的定位销；

动力装置，包括驱动所述翻转连接臂和所述焊接连接臂在所述安装架上移动的驱动装置，以及驱动所述翻转连接臂的主动夹爪旋转的旋转装置。

在本发明的一个实施方式中，所述焊接连接臂和所述翻转连接臂位于所述安装架的同一侧，且所述焊接连接臂相对所述安装架的高度低于所述翻转连接臂相对所述安装架的高度。

在本发明的一个实施方式中，所述主动夹爪包括与所述翻转主动臂轴连接的主动轴，在所述主动轴靠近所述被动夹爪的一端，安装有夹持所述电池模块侧面的主动夹持块，所述旋转装置安装在所述主动轴远离所述被动夹爪的另一端；

所述被动夹爪包括与所述翻转被动臂轴连接的被动轴，在所述被动轴靠近所述主动夹爪的一端，安装有夹持所述电池模块侧面的被动夹持块。

在本发明的一个实施方式中，所述驱动装置为分别驱动所述翻转主动臂、所述翻转被动臂、所述焊接主动臂和所述焊接被动臂往复移动的气缸，所述旋转装置为旋转气缸。

在本发明的一个实施方式中，所述主动夹持块和所述被动夹持块上分别安装有同时夹持所述电池模块上下两面的主动卡爪和被动卡爪，以及在所述主动夹持块和所述被动夹持块与电池模块接触的一面设置的与电池模块侧面形状配合的对位结构，在所述被动轴远离所述主动夹爪的一端安装有限制所述被动轴脱离的固定环；所述定位销有多个且设置在所述焊接主动臂和所述焊接被动臂相对的一面上。

在本发明的一个实施方式中，所述旋转装置或翻转主动臂上安装有检测所述电池模块是否翻转到位的到位传感器，和防止所述主动夹爪旋转过度的第一阻挡件，在所述被动夹爪远离所述主动夹爪的一端的翻转被动臂或固定环上，安装有限制所述被动夹爪旋转角度的第二阻挡件。

在本发明的一个实施方式中，所述第一阻挡件包括固定在所述旋转气缸的旋转轴上的第一旋转块，和固定在所述旋转气缸缸体上的第一限制座；

所述第二阻挡件包括固定在所述被动轴上的第二旋转块，和固定在所述固定环上的第二限制座，在所述第二限制座上设置有吸附所述第二旋转块的磁性材料。

在本发明的一个实施方式中，所述安装架上还安装有滑动装置，所述翻转连接臂和所述焊接连接臂通过所述滑动装置安装在所述安装架上，所述滑动装置包括与所述安装架固定的滑轨固定座，和与所述滑轨固定座卡合的滑槽固定座，所述翻转连接臂和所述焊接连接臂分别固定在所述滑槽固定座上。

在本发明的一个实施方式中，在所述翻转连接臂和所述焊接连接臂与所述动力装置之间，分别设置有限制所述翻转连接臂和所述焊接连接臂移动位置的定位块。

在本发明的一个实施方式中，在所述翻转连接臂和所述焊接连接臂上分别安装有检测是否夹持住电池模块和焊接防护罩的传感器。

本发明将翻转装置和焊接配合装置安装在同一个安装架上，可以减少驱动装置的数量，同时减少控制时的移动量和控制程序，降低设备成本。通过焊接主动臂和焊接被动臂上相对设置的定位销，插入焊接防护罩上相应的夹持孔中，提高焊接防护罩移动时的稳定性。此外，本实施方式能够自动实现大重量电池模块的移动和翻转，减轻工人的劳动强度，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的电池包生产系统流程图；

图2是本发明一个实施方式的多功能控制装置结构示意图；

图3是图2的仰视图；

图4是图2的右视图；

图5是图2的左视图；

图6是图2的立体图。

具体实施方式

如图1所示，本发明涉及翻转装置的电池包生产系统一般性地包括如下处理过程：

1.先对待使用的电池进行质量检测，剔除不合格电池；

2.准备分别带有孔洞的底板、顶板及导电片，其中孔洞的数量与待安装的电池的数量对应；

3.利用安装装置将电池装入放置有导电片的底板上的孔洞中，在排列好的电池上再扣上预装有导电片的顶板，利用卡扣将底板和顶板固定在一起形成电池模块，电池模块顶面和底面的导电片朝外；

4.将电池模块放置在焊接台上，利用焊接装置对电池模块底板和顶板上孔洞处的导电片与电池两端进行焊接，以将导电片与电池电连接；其中，焊接完一个面之后，通过本申请的翻转装置将电池模块翻面，再焊接另一个面；

5.利用组装装置将指定数量的电池模块组装在一起，以构成一个具备一定输出电压的电池模组；

6.将指定数量的电池模组安装到电池箱体中，电连接并配以高压模块、BMS模块等，形成电池箱体的组装；

7.利用灌胶装置对电池箱体内进行自动灌胶；

8.固定上盖后，形成完整电池包。

本实施方式可以完全实现电池从组装到成品的全自动组装、检测步骤，整个过程实现机械自动化作业，既可以提高生产效率，又可以减轻工人劳动强度。

如图2、6所示，在本发明的一个实施方式中的多功能控制装置100一般性地包括用于为各部件提供安装基座的安装架10；和安装在安装架10同一个面上的控制电池模块50翻转的翻转装置，和控制焊接防护罩移动的焊接配合装置。该翻转装置和焊接配合装置分别包括连接臂20、夹爪30和动力装置40。

该连接臂20包括并列活动安装在安装架10上的翻转连接臂21和焊接连接臂22，而翻转连接臂21和焊接连接臂22又分别由两个相对设置的主动臂和被动臂构成，主动臂和被动臂可以在动力装置40的控制下实现单独或同时相向或相背运动(即夹持电池模块50和放开电池模块50动作)。

该夹爪30包括分别安装在翻转连接臂21的翻转主动臂211和翻转被动臂212上以夹持电池模块50的主动夹爪31和被动夹爪32，和分别安装在焊接连接臂22的焊接主动臂221和焊接被动臂222上以夹持焊接防护罩的定位销35。安装后的主动夹爪31和被动夹爪32的位置相对，焊接主动臂221和焊接被动臂222上的定位销35的位置相对。

该动力装置40包括固定在安装架10上，分别驱动翻转主动臂211和翻转被动臂212在安装架10上往复移动的翻转主动气缸41和翻转被动气缸42；分别驱动焊接主动臂221和焊接被动臂222在安装架10上往复移动的焊接主动气缸46和焊接被动气缸47；以及安装在翻转主动臂211上以驱动主动夹爪31相对翻转主动臂211径向旋转的旋转气缸43。

本实施方式中的安装架10通过固定在安装架10上的固定杆11与驱动装置连接，这里的驱动装置可以是常规的自动机器人。驱动装置在控制系统的控制下控制整个多功能控制装置100沿预定轨道移动。当安装完一个电池模块50后将该电池模块50移动至焊接台上，开始进行相应的导电片与电池的两极焊接工作，由于电池的两极焊接需要对电池模块50进行翻转作业，因此在电池模块50上表面的导电片与电池端焊接完成后，此时需要驱动多功能控制装置100移动至该电池模块50处。由于两个相对设置的主动夹爪31和被动夹爪32之间的活动距离大于电池模块50的宽度，因此，主动夹爪31和被动夹爪32可以在翻转主动气缸41和翻转被动气缸42的控制下先张开再合拢，将位于主动夹爪31和被动夹爪32之间的电池模块50从两端夹持住，然后在旋转气缸43的作用力下旋转主动夹爪31，使电池模块50转动，同时带动被动夹爪32转动，以在当前位置处将电池模块50进行180度翻转，从而对电池模块50另一面的导电片和电池端进行焊接。当前电池模块50的两面焊接完成后，即可进行下一电池模块50的焊接。

在焊接过程中，由于焊接台对电池模块50中各电池与导电片的焊接采用逐个焊接的方式，焊接过程中产生的火花或烟雾会污染电池模块50的表面，为防止这种现象，在电池模块50焊接前，需要罩有焊接防护罩，焊接防护罩上设置有多个与电池模块50上各电池焊接位置对应的孔，当焊接防护罩罩在电池模块50上后，焊接台可以通过焊接防护罩上的孔对内部的电池进行焊接，产生的火花和烟雾被焊接防护罩隔离，因此可以保持电池模块50表面的清洁。

当电池模块50放置在焊接台上后，多功能控制装置100的焊接主动臂221和焊接被动臂222在焊接主动气缸46和焊接被动气缸47的作用力下，利用定位销35夹持焊接防护罩并放置在电池模块50上，焊接台才开始焊接工作，当一面焊接完毕后，先由焊接连接臂22将焊接防护罩夹持提起，再将翻转连接臂21移动至电池模块50上方，对电池模块50夹持提起并进行180度的翻转，再放回原位，然后移动焊接连接臂22至电池模块50上方，将焊接防护罩放下，再由焊接台开始对此面进行焊接，此面焊接完成后，再由焊接连接臂22将焊接防护罩提起，移走电池模块50，完成一块电池模块50的焊接工作。

在本实施方式中，将翻转装置和焊接配合装置安装在同一个安装架上，可以减少驱动装置的数量，同时减少控制时的移动量和控制程序，降低设备成本。通过焊接主动臂和焊接被动臂上相对设置的定位销，插入焊接防护罩上相应的夹持孔中，可提高焊接防护罩移动时的稳定性。此外，本实施方式能够自动实现大重量电池模块50的移动和翻转，减轻工人的劳动强度，提高工作效率。

本实施方式中虽然限定的动力装置40是气缸，但在其它的实施方式中也可以采用液压缸或电机等动力装置。此外在翻转连接臂21中，其翻转主动臂211和翻转被动臂212可以一方移动，而另一方固定，也可以两方同时动作。焊接连接臂22的焊接主动臂221和焊接被动臂222也可以采用同样的安装方式。相应的两者的动力装置40可以也可以根据具体的安装方式进行数量上的增减。

在本发明的一个实施方式中，为方便夹持焊接防护罩以及使电池模块50有足够的翻转空间，该翻转主动臂211、翻转被动臂212和焊接主动臂221、焊接被动臂222可以为L形结构，其各自通过短边与安装架10连接，另一边的端头分别用于安装主动夹爪31、被动夹爪32和定位销35。安装后的翻转主动臂211和翻转被动臂212对称，焊接主动臂221和焊接被动臂222对称，利用侧边与安装架10连接可以提高安装后的稳定性和强度。

如图3所示，在本发明的一个实施方式中，具体的主动夹爪31和被动夹爪32可以采用如下结构，主动夹爪31包括固定在翻转主动臂211外侧面的旋转气缸43，和活动固定在翻转主动臂211内侧面用于夹持电池模块50的主动夹持块311，主动夹持块311通过轴承固定在翻转主动臂211上，旋转气缸43的驱动轴穿过翻转主动臂211上的孔洞与主动夹持块311连接后驱动主动夹持块311旋转。

被动夹爪32可以包括与翻转被动臂212轴连接的被动轴，在被动轴位于翻转被动臂212内侧面的一端，安装有与电池模块50侧面贴合的被动夹持块321，在被动轴位于翻转被动臂212外侧面的一端安装有限制被动轴脱离的固定环323。

本实施方式通过使用夹持块可以提高夹爪与电池模块50侧面的接触面积，提高夹持过程的稳定性。

进一步地，在本发明的一个实施方式中，还可以在主动夹持块311与电池模块50的接触面上，设置相应的与电池模块50侧面形状配合的对位结构，该对位结构可以使主动夹持块311与电池模块50凸凹的侧面进行更紧密的接触。此外，在主动夹持块311的相对两端还可以设置在主动夹持块311与电池模块50的侧面接触后，同时夹持电池模块50上下两面的主动卡爪312。同样，在被动夹持块321上也可以设置与主动夹持块311同样的对位结构和被动卡爪322。

在工作时，主动夹爪31和被动夹爪32在翻转主动臂211和翻转被动臂212的水平移动下，利用主动夹持块311和被动夹持块321夹持电池模块50的相对两侧边，此时两者的对位结构可以与电池模块50的侧面形状紧密贴合，而主动卡爪312和被动卡爪322同时将电池模块50的上下两面卡住，使主动夹爪31和被动夹爪32分别形成一个U形的夹持结构，在翻转主动气缸41和翻转被动气缸42的作用力下将电池模块50紧紧固定住。此时，即可通过驱动装置控制安装架10沿预定轨道移动，对电池模块50进行指定操作。在该过程中，控制翻转主动气缸41和翻转被动气缸42驱动翻转主动臂211和翻转被动臂212向相反方向运动，即可打开主动夹爪31和被动夹爪32放下电池模块50。在需要翻转时，旋转气缸43的旋转力通过驱动轴传递给主动夹持块311，使被夹持的电池模块50产生旋转并翻转至预定角度，被动夹爪32在旋转范围内随主动夹爪31的动作同步动作。

在本发明的另一个实施方式中，为控制电池模块50的翻转角度，可以在旋转气缸43上安装检测电池模块50是否翻转到位的到位传感器，该到位传感器可以根据电池模块50的旋转位移确定电池模块50是否翻转到指定位置，或是利用相应的红外传感器，当电池模块50翻转至指定位置时，红外传感器导通。在其他实施方式中，也可以在翻转主动臂211等非旋转结构上设置到位传感器。

如图4、5所示，进一步地，还可以在主动夹爪31和被动夹爪32处设置物理上的限定结构，该限定结构可以限制电池模块翻转角度超过预期，该限定结构包括防止主动夹爪31旋转过度的第一阻挡件33，和限制被动夹爪32旋转过度的第二阻挡件34。

第一阻挡件33安装在旋转气缸43处，包括固定在旋转气缸43的驱动轴431上的第一旋转块331，和固定在旋转气缸43缸体432上的第一限制座332，由于电池模块50的翻转在180度时即可解决需要，因此第一限制座332可以留出供第一旋转块331旋转180度的空间即可。工作时，第一旋转块331随旋转气缸43的旋转而同步旋转，而第一限制座332固定在指定位置，当第一旋转块331向左或向右旋转到该位置时，会被第一限制座332挡住，从而可以将电池模块50的旋转限制在当前位置。这里虽然将第一阻挡件33限定在旋转气缸43上，但在其它的实施方式中，也可以将第一阻挡件33安装在翻转主动臂211和主动夹持块311上。

第二阻挡件34可以包括固定在被动轴上的第二旋转块341，固定环323和固定在固定环323上的第二限制座342，同样地，第二限制座342也需要将电池模块50的旋转控制在180度的范围内。因此可以在固定环323的180度范围边处分别设置一个阻挡块，当被动轴带动第二旋转块341旋转时，遇到第二限制座342即被阻挡在当前位置。

进一步地，在本发明的一个实施方式中，为防止被动夹爪32在未抓取电池模块50时的无意旋转而偏离抓取位置，可以在第二限制座342上设置吸附第二旋转块341的磁性材料，如磁铁、电磁铁等(第二旋转块341被设置成可以被磁性材料所吸附)，通过磁性部件可以将不工作状态下的被动轴限制在当前位置，从而防止两个夹爪处在不同的抓取角度而导致抓取失败。该磁性材料可以设置两块，分别固定在被动夹爪32旋转180度的两个极限位置处。

在本发明的一个实施方式中，为方便翻转连接臂21和焊接连接臂22移动，该连接臂20可以通过滑动装置44安装在安装架10上。滑动装置44可以包括与安装架10固定的滑轨固定座441，和与滑轨固定座441卡合的滑槽固定座442，连接臂20固定在滑槽固定座442上。滑槽固定座442卡合在滑轨固定座441上后被限制在滑轨固定座441上不能径向脱离，可在动力装置的推动下沿滑轨固定座441轴向移动。

进一步地，在本发明的一个实施方式中，为防止连接臂20的移动距离过大，可以在连接臂20与动力装置之间设置限制连接臂20移动位置的定位块45。该定位块45可以固定在安装架10上，分别阻挡翻转主动臂211、翻转被动臂212和焊接主动臂221、焊接被动臂222，其结构可以是两个独立的挡块，两个挡块分别与连接臂20位于滑槽固定座441两侧边的端头对应。为防止硬性接触造成磨损，可以在定位块45朝向连接臂20的一面设置橡胶块451或塑料块。当然该橡胶块451或塑料块也可以设置在连接臂20与定位块45对应的位置处。定位块45具体的安装位置与连接臂20夹持住物体后的距离对应。此外，定位块45也可以采用一个独立的结构件来实现阻挡目的。

在本发明的另一个实施方式中，为确定该翻转装置和焊接配合装置是否抓取到物体，可以在连接臂20上安装检测被夹持物体的模块传感器。模块传感器在检测到主动夹爪31和被动夹爪32之间有电池模块50时，或焊接连接臂22的定位销35之间有焊接防护罩时，传感器会向控制系统发出进行下一步动作的信号，否则会发出停止信号。具体的传感器可以是接近开关或光电开关，其安装位置可以在连接臂20的任意一个臂上。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.多功能控制装置，其特征在于，包括：

安装架；

连接臂，包括并列安装在所述安装架上的翻转连接臂和焊接连接臂，所述翻转连接臂包括相对设置的翻转主动臂和翻转被动臂，所述翻转主动臂和/或翻转被动臂与所述安装架活动连接，所述焊接连接臂包括相对设置的焊接主动臂和焊接被动臂，所述焊接主动臂和/或所述焊接被动臂与所述安装架活动连接；

夹爪，包括分别安装在所述翻转主动臂和翻转被动臂上以夹持电池模块的主动夹爪和被动夹爪，以及安装在所述焊接主动臂和焊接被动臂上以夹持焊接防护罩的定位销；

动力装置，包括驱动所述翻转连接臂和所述焊接连接臂在所述安装架上移动的驱动装置，以及驱动所述翻转连接臂的主动夹爪旋转的旋转装置；

所述旋转装置或翻转主动臂上安装有防止所述主动夹爪旋转过度的第一阻挡件，在所述被动夹爪远离所述主动夹爪的一端的翻转被动臂或固定环上，安装有限制所述被动夹爪旋转角度的第二阻挡件，所述旋转装置为旋转气缸，所述第一阻挡件包括固定在所述旋转气缸的旋转轴上的第一旋转块，和固定在所述旋转气缸的缸体上的第一限制座；

所述第二阻挡件包括固定在与所述翻转被动臂轴连接的被动轴上的第二旋转块，和固定在所述固定环上的第二限制座，在所述第二限制座上设置有吸附所述第二旋转块的磁性材料；

翻转主动臂、翻转被动臂和焊接主动臂、焊接被动臂为L形结构，其各自通过短边与安装架连接，另一边的端头分别用于安装主动夹爪、被动夹爪和定位销。

2.根据权利要求1所述的多功能控制装置，其特征在于，

所述焊接连接臂和所述翻转连接臂位于所述安装架的同一侧，且所述焊接连接臂相对所述安装架的高度低于所述翻转连接臂相对所述安装架的高度。

3.根据权利要求1所述的多功能控制装置，其特征在于，

所述主动夹爪包括与所述翻转主动臂轴连接的主动轴，在所述主动轴靠近所述被动夹爪的一端，安装有夹持所述电池模块侧面的主动夹持块，所述旋转装置安装在所述主动轴远离所述被动夹爪的另一端；

所述被动夹爪包括与所述翻转被动臂轴连接的被动轴，在所述被动轴靠近所述主动夹爪的一端，安装有夹持所述电池模块侧面的被动夹持块。

4.根据权利要求1所述的多功能控制装置，其特征在于，

所述驱动装置为分别驱动所述翻转主动臂、所述翻转被动臂、所述焊接主动臂和所述焊接被动臂往复移动的气缸。

5.根据权利要求3所述的多功能控制装置，其特征在于，

所述主动夹持块和所述被动夹持块上分别安装有同时夹持所述电池模块上下两面的主动卡爪和被动卡爪，以及在所述主动夹持块和所述被动夹持块与电池模块接触的一面设置的与电池模块侧面形状配合的对位结构，在所述被动轴远离所述主动夹爪的一端安装有限制所述被动轴脱离的固定环；所述定位销有多个且设置在所述焊接主动臂和所述焊接被动臂相对的一面上。

6.根据权利要求5所述的多功能控制装置，其特征在于，

所述旋转装置或翻转主动臂上安装有检测所述电池模块是否翻转到位的到位传感器。

7.根据权利要求1所述的多功能控制装置，其特征在于，

所述安装架上还安装有滑动装置，所述翻转连接臂和所述焊接连接臂通过所述滑动装置安装在所述安装架上，所述滑动装置包括与所述安装架固定的滑轨固定座，和与所述滑轨固定座卡合的滑槽固定座，所述翻转连接臂和所述焊接连接臂分别固定在所述滑槽固定座上。

8.根据权利要求3所述的多功能控制装置，其特征在于，

在所述翻转连接臂和所述焊接连接臂与所述动力装置之间，分别设置有限制所述翻转连接臂和所述焊接连接臂移动位置的定位块。

9.根据权利要求1所述的多功能控制装置，其特征在于，

在所述翻转连接臂和所述焊接连接臂上分别安装有检测是否夹持住电池模块和焊接防护罩的传感器。

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