CN110854421B - 一种电芯和外壳的入壳装置 - Google Patents

一种电芯和外壳的入壳装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电芯和外壳的入壳装置，入壳装置包括治具，治具上设置固定槽，还包括电芯检测平台、电芯位置视觉检测装置和外壳位置视觉检测装置以及转移调整机械手和电控柜；电芯位置视觉检测装置设置于电芯检测平台的电芯检测工位的上方；外壳位置视觉检测装置设置于固定槽的外壳检测工位的上方，外壳检测工位的周边设置有对外壳进行补光的补光装置；转移调整机械手设置于电芯检测工位和外壳检测工位之间；电控柜的输入端与电芯位置视觉检测装置、外壳位置视觉检测装置电连接，电控柜的输出端与转移调整机械手电连接，入壳方法使用了所述入壳装置均可以提高电芯和外壳的装配精度。

Description

一种电芯和外壳的入壳装置
技术领域
本发明涉及一种电池组装的技术领域，尤其涉及一种电芯和外壳的入壳装置。
背景技术
现有技术中的一种电池包括电芯和外壳，在电池的组装过程中，需要使用电芯入壳装置将电芯和外壳进行组装，而现有的电芯入壳装置就包括一个放置外壳的治具，然后利用转移机械手将电芯放入到外壳内，电芯在入壳之前并没有准确的检测外壳的位置，而只是依靠了治具的位置来判断外壳的位置，即使电芯在入壳之前是已经检测了电芯的位置，但是依旧会造成因外壳位置偏移而导致的电芯入不到外壳内部，从而出现一些组装时的误差，例如压边，组装尺寸超范围等现象，影响了电芯和外壳的装配精度，降低了电池的良率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种电芯和外壳的入壳装置，所述入壳装置先分别对电芯和外壳的位置进行检测，然后利用转移调整机械手将电芯准确放入到外壳内，以提高电芯和外壳的装配精度。
本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种电芯和外壳的入壳方法，所述入壳方法使用了上述的入壳装置，在入壳的过程中对电芯和外壳的位置进行视觉检测比对，然后利用转移调整机械手按照比对结果将电芯准确放入到外壳内，从而提高电芯和外壳的装配精度。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种电芯和外壳的入壳装置，包括用于放置外壳的治具，所述治具上设置有方便外壳固定的固定槽，所述入壳装置还包括电芯检测平台、电芯位置视觉检测装置和外壳位置视觉检测装置以及转移调整机械手和电控柜；
所述电芯位置视觉检测装置设置于电芯检测平台的电芯检测工位的上方，用于对电芯检测平台上的电芯进行视觉检测；
所述外壳位置视觉检测装置设置于固定槽的外壳检测工位的上方，用于对固定槽内的外壳进行视觉检测，所述外壳检测工位的周边设置有对外壳进行补光的补光装置；
所述转移调整机械手设置于电芯检测工位和外壳检测工位之间，用于将电芯从电芯检测工位转移至外壳检测工位；
所述电控柜的输入端与电芯位置视觉检测装置、外壳位置视觉检测装置电连接，所述电控柜的输出端与转移调整机械手电连接。
作为一种优选的方案，所述外壳位置视觉检测装置包括立柱和固定于立柱上端的支撑板，所述支撑板上通过竖直调焦机构安装有外壳拍摄相机。
作为一种优选的方案，所述竖直调焦机构包括安装座，所述安装座安装于支撑板上，所述安装座上设置有竖直滑座，所述竖直滑座和安装座之间设置有传动机构，该传动机构的主动件上设置有操作旋钮，所述安装座和竖直滑座之间还设置有第一锁紧件锁紧固定。。
作为一种优选的方案，所述支撑板上设置有水平导轨，所述安装座滑动安装于水平导轨上，所述安装座与支撑板之间设置有水平调节机构，所述安装座通过第二锁紧件锁紧固定。
作为一种优选的方案，所述补光装置包括光源机架，所述光源机架上竖直滑动安装有光源安装座，所述光源安装座上设置有拍摄窗口，所述拍摄窗口与外壳拍摄相机的位置对应，所述光源安装座上位于拍摄窗口处设置有光源，光源机架上安装有驱动光源安装座竖直升降的升降动力装置。
作为一种优选的方案，所述拍摄窗口为矩形窗口，所述拍摄窗口的四条边上均设置有灯条。
作为一种优选的方案，所述转移调整机械手为四轴机械手，所述转移调整机械手的自由端部安装有电芯吸取装置。
作为一种优选的方案，所述电芯吸取装置包括用于与转移调整机械手的自由端连接的连接件，所述连接件的下端安装有安装板，所述安装板上弹性滑动安装有带负压抽吸孔的负压吸盘，所述负压吸盘的负压抽吸孔与负压系统连通。
采用了上述第一种技术方案后，本发明的效果是：所述入壳装置分别对电芯和外壳的位置进行视觉检测，然后电控柜根据位置信息控制转移调整机械手将电芯送至外壳内，所述入壳装置提升了电芯与外壳的对位精度，减少在入壳时因外壳位置偏离所造成的电芯入壳失败的现象发生，而在外壳位置检测的过程中，利用补光装置进行补光，提高外壳的位置检测精度，也更适合暗部环境。
又由于所述外壳位置视觉检测装置包括立柱和固定于立柱上端的支撑板，所述支撑板上通过竖直调焦机构安装有外壳拍摄相机，利用竖直调焦机构可以调节外壳拍摄相机的焦距，从而使拍摄的照片更加清楚。
又由于所述竖直调焦机构包括安装座，所述安装座安装于支撑板上，所述安装座上设置有竖直滑座，所述竖直滑座和安装座之间设置有传动机构，该传动机构的主动件上设置有操作旋钮，所述安装座和竖直滑座之间还设置有第一锁紧件锁紧固定，通过拧动操作旋钮就可以控制主动件，最终主动件传递给从动件使竖直滑座相对于安装座之间竖直滑动，最终调节外壳拍摄相机的竖直位置，从而实现焦距的调整。
又由于所述支撑板上设置有水平导轨，所述安装座滑动安装于水平导轨上，所述安装座与支撑板之间设置有水平调节机构，所述安装座通过第二锁紧件锁紧固定，所述水平调节机构可以调节支撑板的水平位置，这样，就可以调整外壳拍摄相机的水平位置使其位置与外壳位置适配，确保外壳拍摄相机拍摄的范围能够覆盖整个外壳。
又由于所述补光装置包括光源机架，所述光源机架上竖直滑动安装有光源安装座，所述光源安装座上设置有拍摄窗口，所述拍摄窗口与外壳拍摄相机的位置对应，所述光源安装座上位于拍摄窗口处设置有光源，光源机架上安装有驱动光源安装座竖直升降的升降动力装置，所述补光装置不但可以对外壳进行补光，而且利用升降动力装置可以调整补光的效果，同时还可以在不需要补光的时候移动到高位，避免与转移调整机构的动作发生干涉。
又由于所述电芯吸取装置包括用于与转移调整机械手的自由端连接的连接件，所述连接件的下端安装有安装板，所述安装板上弹性滑动安装有带负压抽吸孔的负压吸盘，所述负压吸盘的负压抽吸孔与负压系统连通，所述转移调整机械手利用电芯吸取装置可以更好的与电芯弹性接触，避免对电芯造成损伤。
为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：本发明公开了一种入壳方法，所述入壳方法使用了上述的入壳装置，包括：
将外壳送入到外壳检测工位的固定槽内固定，外壳位置视觉检测装置对外壳检测工位上的外壳拍照获取外壳位置信息；
电芯位置视觉检测装置对电芯检测工位上的电芯拍照获取电芯位置信息；
该外壳位置信息和电芯位置信息传递给电控柜，电控柜选取外壳位置信息中的外壳参考点和电芯位置信息中的电芯参考点作为比对对象，电控柜在同一个坐标系中计算外壳参考点和电芯参考点的坐标；
所述电控柜控制所述转移调整机械手转移所述电芯，并且根据外壳参考点的坐标和电芯参考点的坐标调整所述电芯位置，以使电芯参考点的坐标与外壳参考点的坐标重合，将所述电芯放入到所述外壳内。
其中优选的，在外壳拍照过程中，所述补光装置提供照明；在将电芯放入到外壳的过程中，通过改变补光装置的位置避让转移调整机械手的动作。
采用了上述第二种技术方案后，本发明的效果是：所述入壳方法分别对电芯和外壳的位置进行视觉检测，然后电控柜根据位置信息控制转移调整机械手将电芯送至外壳内，该入壳装置提升了电芯与外壳的对位精度，减少在入壳时因外壳位置偏离所造成的电芯入壳失败的现象发生。
另外在外壳位置检测的过程中，利用补光装置进行补光，提高外壳的位置检测精度，也更适合暗部环境，同时补光装置的位置可以改变，从而避让转移调整机械手的动作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的入壳装置结构示意图；
图2是本发明实施例的补光装置的结构示意图；
图3是本发明实施例外壳位置视觉检测装置的结构示意图；
图4是本发明实施例外壳位置视觉检测装置的另一角度结构示意图；
附图中：1.治具；2.固定槽；3.电芯检测平台；4.电芯位置视觉检测装置；5.外壳位置视觉检测装置；51.立柱；52.支撑板；53.外壳拍摄相机；54.安装座；55.竖直滑座；56.操作旋钮；57.第一锁紧件；58.水平导轨；59.第二锁紧件；6.转移调整机械手；7.补光装置；71.光源机架；72.光源安装座；73.拍摄窗口；74.灯条；75.升降动力装置。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1-4所示，本发明实施例提供了一种电芯和外壳的入壳装置，包括用于放置外壳的治具1，所述治具1上设置有方便外壳固定的固定槽2，该固定槽2的优选的采用负压吸附的方式实现外壳的固定，通过负压作用将外壳固定在固定槽2内，当然也并不排除其他的固定方式，比如压紧式的机械固定。
所述入壳装置还包括电芯检测平台3、电芯位置视觉检测装置4和外壳位置视觉检测装置5以及转移调整机械手6和电控柜（图中未示出）；电芯位置视觉检测装置4设置于电芯检测平台3的电芯检测工位的上方，用于对电芯检测平台3上的电芯进行视觉检测；外壳位置视觉检测装置5设置于固定槽2的外壳检测工位的上方，用于对固定槽2内的外壳进行视觉检测，外壳检测工位的周边设置有对外壳进行补光的补光装置7；转移调整机械手6设置于电芯检测工位和外壳检测工位之间，用于将电芯从电芯检测工位转移至外壳检测工位；电控柜的输入端与电芯位置视觉检测装置4、外壳位置视觉检测装置5电连接，电控柜的输出端与转移调整机械手6电连接。
为了保证电芯和外壳的组装过程中动作的连续性，本实施例中，治具1为多个且均匀设置于转盘上，转盘由其他的动力装置驱动旋转，这样就可以切换治具1的位置，方便入壳动作与其他动作的衔接。
外壳位置视觉检测装置5包括立柱51和固定于立柱51上端的支撑板52，所述支撑板52上通过竖直调焦机构安装有外壳拍摄相机53，所述竖直调焦机构包括安装座54，所述安装座54安装于支撑板52上，所述安装座54上设置有竖直滑座55，所述竖直滑座55和安装座54之间设置有传动机构，该传动机构的主动件上设置有操作旋钮56，所述安装座54和竖直滑座55之间还设置有第一锁紧件57锁紧固定。其中，本实施例中的传动机构可以优选的为丝杠螺母机构或者齿轮齿条机构。
其中所述齿轮齿条机构的齿轮或者丝杠螺母机构的螺母与竖直滑座55连接，而对应的齿条或丝杠分别安装于支撑板52上，所述齿轮或丝杠作为主动件连接有操作旋钮56，安装座54和竖直滑座55之间还设置有第一锁紧件57锁紧固定，图3-4可以看出，本实施例中，竖直滑座55和安装座54之间设置的是齿轮齿条机构，齿条的设置方向与竖直滑座55的滑动方向相同，操作旋钮56安装于齿轮上，操作旋钮56的安装位置与齿条垂直。当然也可以采用丝杠螺母机构，丝杠的设置方向与竖直滑座55的滑动方向相同，操作旋钮56安装于丝杠上。
进一步优选的，支撑板52上设置有水平导轨58，所述安装座54滑动安装于水平导轨58上，所述安装座54与支撑板52之间设置有水平调节机构，所述安装座54通过第二锁紧件59锁紧固定。所述水平调节机构可以为齿轮齿条机构或者丝杠螺母机构，本实施例中，水平调节机构采用齿轮齿条机构，齿条安装于水平导轨58上，对应的齿轮则设置于安装座54上，当然，也可以采用丝杠螺母机构。其具体的安装方式和竖直调焦机构近似，在此不赘述。另外，本实施例中第一锁紧件57和第二锁紧件59采用的是螺栓锁紧，竖直滑座55以及安装座54的竖直位置和水平位置均调整好以后，分别拧紧第一锁紧件57和第二锁紧件59就可以将其锁紧固定。
本实施例中，补光装置7包括光源机架71，所述光源机架71上竖直滑动安装有光源安装座72，所述光源安装座72上设置有拍摄窗口73，所述拍摄窗口73与外壳拍摄相机53的位置对应，这样光线就可以通过该拍摄窗口74而进入到外壳拍摄相机53中，给拍摄提供了便利。所述光源安装座72上位于拍摄窗口73处设置有光源，光源机架71上安装有驱动光源安装座72竖直升降的升降动力装置75，优选的，拍摄窗口73为矩形窗口，所述拍摄窗口73的四条边上均设置有灯条74，该灯条74优选采用LED灯条。
本实施例中，转移调整机械手6为四轴机械手，所述转移调整机械手6的自由端部安装有电芯吸取装置，电芯吸取装置包括用于与转移调整机械手6的自由端连接的连接件，所述连接件的下端安装有安装板，所述安装板上弹性滑动安装有带负压抽吸孔的负压吸盘，所述负压吸盘的负压抽吸孔与负压系统连通。
另外，本实施例中还公开了一种电芯和外壳的入壳方法，所述入壳方法使用了上述的入壳装置，包括：
将外壳送入到外壳检测工位的固定槽2内固定，外壳位置视觉检测装置对外壳检测工位上的外壳拍照获取外壳位置信息，其中固定槽2的固定方式可以为机械固定也可以采用负压吸附固定；电芯位置视觉检测装置对电芯检测工位上的电芯拍照获取电芯位置信息；该外壳位置信息和电芯位置信息传递给电控柜，电控柜选取外壳位置信息中的外壳参考点和电芯位置信息中的电芯参考点作为比对对象，电控柜在同一个坐标系中计算外壳参考点和电芯参考点的坐标；所述电控柜控制所述转移调整机械手6转移所述电芯，并且根据外壳参考点的坐标和电芯参考点的坐标调整所述电芯位置，以使电芯参考点的坐标与外壳参考点的坐标重合，而优选的外壳参考点为外壳的中心，电芯参考点为电芯的中心，这样比对更加方便。
将所述电芯放入到所述外壳内。其中优选的，在外壳拍照过程中，所述补光装置提供照明；在将电芯放入到外壳的过程中，通过改变补光装置的位置避让转移调整机械手的动作。而补光装置的避让方式可以通过升降动作改变位置避让转移调整机械手的动作，还可以采用偏转的方式实现避让。本实施例中优选采用升降方式避让。
使用时，外壳固定于固定槽内，用负压吸附的方式实现固定，其中一个外壳处于外壳检测工位由外壳位置视觉检测装置5检测，一个电芯进入电芯检测平台上由电芯位置视觉检测装置4检测，入壳装置分别对电芯和外壳的位置进行视觉检测，所述外壳位置信息和电芯位置信息传递给电控柜，电控柜内设置了数据处理的芯片，用来处理位置信息，该数据处理的芯片可以市购获得。电控柜分别对外壳位置信息和电芯位置信息进行处理，然后电控柜根据位置信息控制转移调整机械手6利用电芯吸取装置将电芯送至外壳内使电芯和外壳准确对位，根据使用时具体情况，可以采用补光装置7进行补光处理，所述入壳装置提升了电芯与外壳的对位精度，减少在入壳时因外壳位置偏离所造成的电芯入壳失败的现象发生，在外壳位置检测的过程中，利用补光装置7进行补光，提高外壳的位置检测精度，也更适合暗部环境。
本实施例中提到的气缸、电机等执行装置、齿轮传动机构、丝杠螺母机构均为目前的常规技术，在2008年4月北京第五版第二十八次印刷的《机械设计手册第五版》中详细的公开了气缸、电机以及其他传动机构的具体结构和原理和其他的设计，属于现有技术，其结构清楚明了，2008年08月01日由机械工业出版社出版的现代实用气动技术第3版SMC培训教材中就详细的公开了真空元件、气体回路和程序控制，表明了本实施例中的气路结构也是现有的技术，清楚明了，在2015年07月01日由化学工业出版社出版的《电机驱动与调速》书中也详细的介绍了电机的控制以及行程开关，因此，电路、气路连接都是清楚。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电芯和外壳的入壳装置，包括用于放置外壳的治具，所述治具上设置有方便外壳固定的固定槽，其特征在于：所述入壳装置还包括电芯检测平台、电芯位置视觉检测装置和外壳位置视觉检测装置以及转移调整机械手和电控柜；
所述电芯位置视觉检测装置设置于电芯检测平台的电芯检测工位的上方，用于对电芯检测平台上的电芯进行视觉检测；
所述外壳位置视觉检测装置设置于固定槽的外壳检测工位的上方，用于对固定槽内的外壳进行视觉检测，所述外壳检测工位的周边设置有对外壳进行补光的补光装置；
所述转移调整机械手设置于电芯检测工位和外壳检测工位之间，用于将电芯从电芯检测工位转移至外壳检测工位；
所述电控柜的输入端与电芯位置视觉检测装置、外壳位置视觉检测装置电连接，所述电控柜的输出端与转移调整机械手电连接，外壳位置视觉检测装置包括立柱和固定于立柱上端的支撑板，所述支撑板上通过竖直调焦机构安装有外壳拍摄相机，所述竖直调焦机构包括安装座，所述安装座安装于支撑板上，所述安装座上设置有竖直滑座，所述竖直滑座和安装座之间设置有传动机构，该传动机构的主动件上设置有操作旋钮，所述安装座和竖直滑座之间还设置有第一锁紧件锁紧固定。
2.如权利要求1所述的一种电芯和外壳的入壳装置，其特征在于：所述支撑板上设置有水平导轨，所述安装座滑动安装于水平导轨上，所述安装座与支撑板之间设置有水平调节机构，所述安装座通过第二锁紧件锁紧固定。
3.如权利要求1或2所述的一种电芯和外壳的入壳装置，其特征在于：所述补光装置包括光源机架，所述光源机架上竖直滑动安装有光源安装座，所述光源安装座上设置有拍摄窗口，所述拍摄窗口与外壳拍摄相机的位置对应，所述光源安装座上位于拍摄窗口处设置有光源，光源机架上安装有驱动光源安装座竖直升降的升降动力装置。
4.如权利要求3所述的一种电芯和外壳的入壳装置，其特征在于：所述拍摄窗口为矩形窗口，所述拍摄窗口的四条边上均设置有灯条。
5.如权利要求4所述的一种电芯和外壳的入壳装置，其特征在于：所述转移调整机械手为四轴机械手，所述转移调整机械手的自由端部安装有电芯吸取装置。
6.如权利要求5所述的一种电芯和外壳的入壳装置，其特征在于：所述电芯吸取装置包括用于与转移调整机械手的自由端连接的连接件，所述连接件的下端安装有安装板，所述安装板上弹性滑动安装有带负压抽吸孔的负压吸盘，所述负压吸盘的负压抽吸孔与负压系统连通。
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