CN108500602B - 用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备及控制方法。自动锁螺丝设备包括机架及穿过机架的输送带，机架上设有位置感应器，机架的前、后侧分别设有前阻挡气缸和后阻挡气缸，机架的前、后侧还各设有两个水平设置的电动螺丝批，电动螺丝批的端头设有一个连接有气管的弹性鱼嘴，气管和螺丝供料器相连。控制方法为：当位置感应器检测到动力电池到达锁螺丝工位时，前、后阻挡气缸动作，通过夹持使动力电池定位在锁螺丝工位，螺丝供料器吹出的螺丝经气管到弹性鱼嘴再吹进动力电池上的四个螺丝孔中，最后由电动螺丝批拧紧螺丝。本发明无需增加动力电池翻转工位，能一次性按水平方向锁紧动力电池上的四个螺丝，既减少成本，又提高效率。

Description

用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备及控制方法

技术领域

本发明涉及一种自动锁螺丝机，尤其涉及一种用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备及控制方法。

背景技术

自动锁螺丝机，是用自动化机构代替人手完成螺丝的取、放、拧紧的自动化装置。一般由送料系统和付锁系统构成，其中送料系统，又称为螺丝排列机或螺丝供给机，其通过振动将放于其内的螺丝按序排列成一排并输送给气动或电动螺丝刀，由气动或电动螺丝刀完成螺丝的拧紧到位。目前，考虑到螺丝装配时的自重问题，一般自动锁螺丝机上的气动或电动螺丝刀大多设置为垂直方向，在工作平台上放置被装配物时需要其上的螺丝孔呈垂直方向，螺丝从上往下放入螺丝孔中，螺丝刀也从上往下打紧螺丝，而且目前的自动锁螺丝机无法同时完成打双面螺纹的螺丝。电动汽车动力电池包括正极骨架、负极骨架和装在两者之间的多个单体电池，组装时需要采用自动锁螺丝机在正、负极骨架之间装上四个螺丝以完成正、负极骨架之间的连接。因此，如果采用现有的自动锁螺丝机来完成动力电池上螺丝的装配，就需要增加翻转的工位，需要分两次打紧螺丝，这样既增加设备成本，又降低工作效率。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备及控制方法，无需增加动力电池的翻转工位，能一次性按水平方向完成动力电池上四个螺丝的锁紧，既减少设备成本，又提高工作效率。

本发明同时提供一种用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备及控制方法，其通过上、下导向机构的设置，确保吹出的螺丝和动力电池上的前后螺丝孔准确对位，避免吹出的螺丝因自重而下垂或掉落，确保螺丝顺利且可靠地完成旋紧。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备，包括机架及穿过机架的输送带，机架上设有位置感应器，机架的前侧、后侧分别设有前阻挡气缸和后阻挡气缸，机架的前侧、后侧还各设有两个水平设置的电动螺丝批，同侧的两个电动螺丝批上下排列，电动螺丝批的端头设有一个连接有气管的弹性鱼嘴，气管的另一端和螺丝供料器相连。输送带输送动力电池移动到机架内部的锁螺丝工位，当位置感应器检测到动力电池到达锁螺丝工位时，前阻挡气缸及后阻挡气缸动作，夹持住动力电池的前侧及后侧，使动力电池定位在锁螺丝工位，接着螺丝供料器吹出四个螺丝，四个螺丝分别经四个气管被吹入到四个电动螺丝批的弹性鱼嘴中，再经弹性鱼嘴被吹进动力电池上的四个螺丝孔中，最后电动螺丝批旋转拧紧螺丝，使螺丝连接动力电池的正极骨架和负极骨架。本发明无需增加动力电池的翻转工位，能一次性按水平方向完成动力电池上四个螺丝的锁紧，既减少设备成本，又提高工作效率。

作为优选，所述的机架上设有悬架，悬架位于所述的输送带的上方，悬架上设有朝下的上导向气缸，上导向气缸上安装有上导向机构，上导向机构上有两个螺丝导向孔，所述的机架上设有朝上的下导向气缸，下导向气缸位于输送带的下方，下导向气缸上安装有下导向机构，下导向机构上也有两个螺丝导向孔。本发明要组装的电动汽车动力电池，包括正极骨架、负极骨架和位于两者之间的多个单体电池，动力电池的上、下、左、右共有四个螺丝孔位需要拧入螺丝，以连接正、负极骨架。而正、负极骨架间有一段空隙，因此需要锁紧的螺丝比较长，为了避免螺丝因自重而下垂或掉落，本发明设置了上、下导向机构。当动力电池定位在锁螺丝工位时，上导向气缸的活塞向下伸出，带动上导向机构伸到动力电池的正、负极骨架之间，上导向机构上的两个螺丝导向孔分别和位于动力电池正、负极骨架上部的螺丝孔对齐；下导向气缸的活塞向上伸出，带动下导向机构伸到动力电池的正、负极骨架之间，下导向机构上的两个螺丝导向孔分别和位于动力电池正、负极骨架下部的螺丝孔对齐。从而使从气管吹出的螺丝，能准确地进入正、负极骨架上的螺丝孔，确保螺丝顺利旋紧且可靠地连接正、负极骨架。

作为优选，所述的上导向机构包括导向件固定板、导正块和两个弹性夹头，导向件固定板定装在上导向气缸的活塞上，导正块及两个弹性夹头安装在导向件固定板的下方，两个弹性夹头分别位于导向件固定板的左侧、右侧，导正块位于两个弹性夹头之间，弹性夹头的端部形成有一个所述的螺丝导向孔。导正块朝向输送带的一面有个定位槽。当动力电池到达锁螺丝工位时，有个向前移动的惯性，导正块上的定位槽卡住动力电池，一方面起到扶正动力电池的作用，另一方面给动力电池一个阻力，不让其继续前行。上导向机构上的两个弹性夹头伸入动力电池的上部并位于正、负极骨架之间，两个弹性夹头上的螺丝导向孔分别和正、负极骨架上左右两侧的螺丝孔对齐，对从气管吹出的螺丝起到导向作用，避免螺丝因自重而下垂或掉落，确保螺丝和动力电池的前后螺丝孔准确对位。螺丝锁紧完成后，上导向气缸上升，下导向气缸下降，拉动弹性夹头离开动力电池，弹性夹头在气缸的拉力作用下，同时克服弹簧的弹力，夹口张开，和已锁紧的螺丝脱离。脱离后在弹簧弹力作用下，夹口合拢，又恢复到初始状态。

作为优选，所述的悬架上安装有气缸固定块，所述的上导向气缸通过上下微调螺丝安装在气缸固定块上，所述的弹性夹头通过左右微调螺丝安装在导向件固定板上。根据需要，在设备开工前，通过手动调节上下微调螺丝，可以调整螺丝导向孔在垂直方向上的位置，通过手动调节左右微调螺丝，可以调整螺丝导向孔在水平方向上的位置，从而确保螺丝导向孔和动力电池正、负极骨架上螺丝孔的同轴度。

作为优选，所述的机架的前侧、后侧各设有无杆气缸，无杆气缸和位于其同侧的电动螺丝批相连。电动螺丝批在锁紧螺丝前，先在无杆气缸的控制下靠近动力电池，然后电动螺丝批再作旋紧操作。确保电动螺丝批的位移量满足要求。

作为优选，所述的机架上设有进料阻挡气缸，进料阻挡气缸位于动力电池锁螺丝工位的右侧；所述的输送带的出料口设有出料阻挡气缸。当位置感应器检测到动力电池到达锁螺丝工位时，进料阻挡气缸动作，挡在位于锁螺丝工位上的动力电池的右侧，阻挡排在后面的其它待装配动力电池继续移向锁螺丝工位，确保锁螺丝操作有序进行。当下道工序出现故障时，出料阻挡气缸动作，挡住输送线的出料口，阻挡住完成锁螺丝工序的动力电池使其暂时不进入下一道工序。

作为优选，所述的机架上设有压紧位光电开关和两个前后对称设置的压紧阻挡气缸，压紧位光电开关及压紧阻挡气缸位于动力电池锁螺丝位和输送带的进料口之间。输送线上动力电池排成队依次进入机架中，当一个动力电池已位于锁螺丝工位上，而压紧位光电开关检测到又有一个动力电池到达时，两个压紧阻挡气缸动作，将该动力电池前后压紧实现夹持定位，阻止其继续前行。确保动力电池有序依次完成锁螺丝操作。

本发明的用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备的控制方法为：所述的输送带输送动力电池移动到所述的机架内部的锁螺丝工位，当所述的位置感应器检测到动力电池到达锁螺丝工位时，所述的前阻挡气缸及后阻挡气缸动作，夹持住动力电池的前侧及后侧，使动力电池定位在锁螺丝工位，接着所述的螺丝供料器吹出四个螺丝，四个螺丝分别经四个气管被吹入到四个电动螺丝批的弹性鱼嘴中，再经弹性鱼嘴被吹进动力电池上的四个螺丝孔中，最后电动螺丝批旋转拧紧螺丝，使螺丝连接动力电池的正极骨架和负极骨架。本发明无需增加动力电池的翻转工位，能一次性按水平方向完成动力电池上四个螺丝的锁紧，既减少设备成本，又提高工作效率。

作为优选，所述的机架上设有悬架，悬架位于所述的输送带的上方，悬架上设有朝下的上导向气缸，上导向气缸上安装有上导向机构，上导向机构上有两个螺丝导向孔，所述的机架上设有朝上的下导向气缸，下导向气缸位于输送带的下方，下导向气缸上安装有下导向机构，下导向机构上也有两个螺丝导向孔；所述的控制方法包括：当动力电池定位在锁螺丝工位时，上导向气缸的活塞向下伸出，带动上导向机构伸到动力电池的正、负极骨架之间，上导向机构上的两个螺丝导向孔分别和位于动力电池正、负极骨架上部的螺丝孔对齐；下导向气缸的活塞向上伸出，带动下导向机构伸到动力电池的正、负极骨架之间，下导向机构上的两个螺丝导向孔分别和位于动力电池正、负极骨架下部的螺丝孔对齐；接着所述的螺丝供料器吹出四个螺丝。本发明通过上、下导向机构的设置，确保吹出的螺丝和动力电池上的前后螺丝孔准确对位，避免吹出的螺丝因自重而下垂或掉落，确保螺丝顺利且可靠地完成旋紧。

作为优选，所述的机架上设有进料阻挡气缸，进料阻挡气缸位于动力电池锁螺丝工位的右侧；所述的输送带的出料口设有出料阻挡气缸；所述的控制方法包括：当所述的位置感应器检测到动力电池到达锁螺丝工位时，所述的进料阻挡气缸动作，挡在位于锁螺丝工位上的动力电池的右侧，阻挡排在后面的其它待装配动力电池继续移向锁螺丝工位；当下道工序出现故障时，所述的出料阻挡气缸动作，挡住所述的输送线的出料口，阻挡住完成锁螺丝工序的动力电池使其暂时不进入下一道工序。确保动力电池有序依次完成锁螺丝操作，确保动力电池各工序有序进行。

本发明的有益效果是：无需增加动力电池的翻转工位，能一次性按水平方向完成动力电池上四个螺丝的锁紧，既减少设备成本，又提高工作效率。同时通过上、下导向机构的设置，确保吹出的螺丝和动力电池上的前后螺丝孔准确对位，避免吹出的螺丝因自重而下垂或掉落，确保螺丝顺利且可靠地完成旋紧，能锁紧较长规格的螺丝，满足动力电池上需要锁紧较长螺丝的需要。

附图说明

图1是本发明的一种立体结构示意图。

图2是本发明的一种局部立体结构示意图。

图3是图1中A的放大图。

图4是本发明中上导向机构的一种立体结构示意图。

图5是本发明组装的电动汽车动力电池的一种立体结构示意图。

图中1.机架，2.输送带，3.平台，4.前阻挡气缸，5.后阻挡气缸，6.电动螺丝批，7.弹性鱼嘴，8.气管，9.无杆气缸，10.进料阻挡气缸，11.出料阻挡气缸，12.出料口，13.进料口，14.压紧阻挡气缸，15.气缸固定块，16.上导向气缸，17.上下微调螺丝，18.导向件固定板，19.导正块，20.弹性夹头，21.左右微调螺丝，22.定位槽，23.螺丝导向孔，24.下导向气缸，25.悬架，30.动力电池，31.正极骨架，32.负极骨架，33.单体电池，34.螺丝。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备，如图1、图2、图3所示，包括机架1及穿过机架的输送带2，机架上有个平台3，平台位于输送带的下方，平台上安装有检测动力电池是否到达锁螺丝工位的位置感应器，平台上和动力电池的锁螺丝工位相对应处还安装有前阻挡气缸4和后阻挡气缸5，前、后阻挡气缸分别位于输送带的前、后侧，且前阻挡气缸位于锁螺丝工位的右侧，后阻挡气缸位于锁螺丝工位的左侧。平台的前侧、后侧还各安装有两个水平方向设置的电动螺丝批6，同侧的两个电动螺丝批上下排列，前侧的两个电动螺丝批和位于锁螺丝工位上的动力电池左侧的两个螺丝孔对应，后侧的两个电动螺丝批和位于锁螺丝工位上的动力电池右侧的两个螺丝孔对应，电动螺丝批的端头装有一个连接有气管8的弹性鱼嘴7，气管的另一端和螺丝供料器相连。电动螺丝批下方的平台上安装有无杆气缸9，无杆气缸和与其同侧的电动螺丝批相连。平台上安装有进料阻挡气缸10，进料阻挡气缸位于前阻挡气缸的右侧；输送带的出料口12安装有出料阻挡气缸11。平台上还安装有压紧位光电开关和两个前后对称设置的压紧阻挡气缸14，压紧位光电开关及压紧阻挡气缸位于进料阻挡气缸的右侧，即位于进料阻挡气缸和输送带的进料口13之间。机架上安装有一个悬架25，悬架位于输送带的上方，悬架上安装有气缸固定块15，气缸固定块上安装有朝下的上导向气缸16，上导向气缸通过上下微调螺丝17安装在气缸固定块上，上导向气缸上安装有上导向机构，如图4所示，上导向机构包括导向件固定板18、导正块19和两个弹性夹头20，导向件固定板安装在上导向气缸的活塞上，导正块及两个弹性夹头安装在导向件固定板的下方，导正块位于中间位置，两个弹性夹头分别位于导正块的左侧、右侧，弹性夹头通过左右微调螺丝21安装在导向件固定板上，导正块朝向输送带的一面有一个定位槽22。弹性夹头包括通过销轴相连的固定夹板和活动夹板，固定夹板的尾部和活动夹板的尾部之间安装有一个弹簧，固定夹板的端部和活动夹板的端部各有一个相对的槽孔，两者扣合后形成弹性夹头端部的螺丝导向孔23。和上导向气缸相对应，平台上还安装有朝上的下导向气缸24，下导向气缸位于输送带的下方，下导向气缸上安装有下导向机构，下导向机构和上导向气缸结构相同，下导向机构也有两个左右分布的弹性夹头，弹性夹头的端部形成有螺丝导向孔。

如图5所示，本发明要组装的电动汽车动力电池30，包括正极骨架31、负极骨架32和位于两者之间的多个单体电池33，动力电池的上、下、左、右共有四个螺丝孔位需要拧入螺丝34，以连接正、负极骨架。而正、负极骨架间有38mm的空隙，因此需要锁紧的螺丝比较长，螺丝因自垂也易下垂或掉落，用目前现有的螺丝机无法完成动力电池四个螺丝孔位的一次性锁紧。

上述用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备的控制方法为：输送带输送动力电池移动到机架内部的锁螺丝工位，当位置感应器检测到动力电池到达锁螺丝工位时，进料阻挡气缸动作，挡在位于锁螺丝工位上的动力电池的右侧，阻挡排在后面的其它待装配动力电池继续移向锁螺丝工位，同时前阻挡气缸及后阻挡气缸动作，夹持住动力电池的前侧及后侧，使动力电池定位在锁螺丝工位；接着上、下导向气缸的活塞分别向下、向上伸出，上导向气缸带动上导向机构向下伸，导正块卡在动力电池上以导正动力电池的方向，两个弹性夹头伸入动力电池的上部并位于正、负极骨架之间，两个弹性夹头上的螺丝导向孔分别和正、负极骨架上左右两侧的螺丝孔对齐；同时下导向气缸带动下导向机构向上伸，两个弹性夹头伸入动力电池的下部并位于正、负极骨架之间，两个弹性夹头上的螺丝导向孔分别和正、负极骨架上左右两侧的螺丝孔对齐；接着螺丝供料器吹出四个螺丝，四个螺丝分别经四个气管被吹入到四个电动螺丝批的弹性鱼嘴中，再经弹性鱼嘴被吹进动力电池的螺丝孔及弹性夹头的螺丝导向孔中，最后电动螺丝批旋转拧紧螺丝，使螺丝连接动力电池的正极骨架和负极骨架。螺丝锁紧完成后，上导向气缸上升，下导向气缸下降，拉动弹性夹头离开动力电池，弹性夹头在气缸的拉力作用下，同时克服弹簧的弹力，固定夹板的端部和活动夹板的端部分离，从而和已锁紧的螺丝脱离。脱离螺丝后，在弹簧弹力作用下，活动夹板又和固定夹板扣合，回到形成螺丝导向孔状态。

输送线上动力电池排成队依次进入机架中，当一个动力电池已位于锁螺丝工位上，而压紧位光电开关检测到又有一个动力电池到达时，两个压紧阻挡气缸动作，将该动力电池前后压紧实现夹持定位，阻止其继续前行。确保动力电池有序依次完成锁螺丝操作。

当下道工序出现故障时，出料阻挡气缸动作，挡住输送线的出料口，阻挡住完成锁螺丝工序的动力电池使其暂时不进入下一道工序。

本发明无需增加动力电池的翻转工位，能一次性按水平方向完成动力电池上四个螺丝的锁紧，既减少设备成本，又提高工作效率。同时通过上、下导向机构的设置，确保吹出的螺丝和动力电池上的前后螺丝孔准确对位，避免吹出的螺丝因自重而下垂或掉落，确保螺丝顺利且可靠地完成旋紧，能锁紧较长规格的螺丝(普通螺丝机只能锁紧长度在30mm以下的螺丝，本发明能锁紧长度为50mm的螺丝)，满足动力电池上需要锁紧较长螺丝的需要。

Claims (6)

1.一种用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备，其特征在于包括机架及穿过机架的输送带，机架上设有位置感应器，机架的前侧、后侧分别设有前阻挡气缸和后阻挡气缸，机架的前侧、后侧还各设有两个水平设置的电动螺丝批，同侧的两个电动螺丝批上下排列，电动螺丝批的端头设有一个连接有气管的弹性鱼嘴，气管的另一端和螺丝供料器相连；所述的机架上设有悬架，悬架位于所述的输送带的上方，悬架上设有朝下的上导向气缸，上导向气缸上安装有上导向机构，上导向机构上有两个螺丝导向孔，所述的机架上设有朝上的下导向气缸，下导向气缸位于输送带的下方，下导向气缸上安装有下导向机构，下导向机构上也有两个螺丝导向孔；所述的上导向机构包括导向件固定板、导正块和两个弹性夹头，导向件固定板定装在上导向气缸的活塞上，导正块及两个弹性夹头安装在导向件固定板的下方，两个弹性夹头分别位于导向件固定板的左侧、右侧，导正块位于两个弹性夹头之间，弹性夹头的端部形成有一个所述的螺丝导向孔；所述的悬架上安装有气缸固定块，所述的上导向气缸通过上下微调螺丝安装在气缸固定块上，所述的弹性夹头通过左右微调螺丝安装在导向件固定板上。

2.根据权利要求1所述的用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备，其特征在于所述的机架的前侧、后侧各设有无杆气缸，无杆气缸和位于其同侧的电动螺丝批相连。

3.根据权利要求1所述的用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备，其特征在于所述的机架上设有进料阻挡气缸，进料阻挡气缸位于动力电池锁螺丝工位的右侧；所述的输送带的出料口设有出料阻挡气缸。

4.根据权利要求1或3所述的用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备，其特征在于所述的机架上设有压紧位光电开关和两个前后对称设置的压紧阻挡气缸，压紧位光电开关及压紧阻挡气缸位于动力电池锁螺丝工位和输送带的进料口之间。

5.一种如权利要求1所述的用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备的控制方法，其特征在于所述的输送带输送动力电池移动到所述的机架内部的锁螺丝工位，当所述的位置感应器检测到动力电池到达锁螺丝工位时，所述的前阻挡气缸及后阻挡气缸动作，夹持住动力电池的前侧及后侧，使动力电池定位在锁螺丝工位，接着所述的螺丝供料器吹出四个螺丝，四个螺丝分别经四个气管被吹入到四个电动螺丝批的弹性鱼嘴中，再经弹性鱼嘴被吹进动力电池上的四个螺丝孔中，最后电动螺丝批旋转拧紧螺丝，使螺丝连接动力电池的正极骨架和负极骨架；所述的控制方法包括：当动力电池定位在锁螺丝工位时，上导向气缸的活塞向下伸出，带动上导向机构伸到动力电池的正、负极骨架之间，上导向机构上的两个螺丝导向孔分别和位于动力电池正、负极骨架上部的螺丝孔对齐；下导向气缸的活塞向上伸出，带动下导向机构伸到动力电池的正、负极骨架之间，下导向机构上的两个螺丝导向孔分别和位于动力电池正、负极骨架下部的螺丝孔对齐；接着所述的螺丝供料器吹出四个螺丝。

6.根据权利要求5所述的用于组装电动汽车动力电池的自动锁螺丝设备的控制方法，其特征在于所述的机架上设有进料阻挡气缸，进料阻挡气缸位于动力电池锁螺丝工位的右侧；所述的输送带的出料口设有出料阻挡气缸；所述的控制方法包括：当所述的位置感应器检测到动力电池到达锁螺丝工位时，所述的进料阻挡气缸动作，挡在位于锁螺丝工位上的动力电池的右侧，阻挡排在后面的其它待装配动力电池继续移向锁螺丝工位；当下道工序出现故障时，所述的出料阻挡气缸动作，挡住所述的输送带 的出料口，阻挡住完成锁螺丝工序的动力电池使其暂时不进入下一道工序。